C語言函數(shù)為什么不能返回數(shù)組？

C語言函數(shù)為什么不能返回數(shù)組？

在C語言程序開發(fā)中，我們不可以編寫下面這樣的代碼：

char f（void）［8］ { char ret; // 。。.fill.。。 return ret;}int main（int argc， char ** argv） { char obj_a［10］; obj_a = f（）;}

不可以編寫這樣的代碼

這其實就是不能在C語言函數(shù)中返回數(shù)組。但是如果將數(shù)組定義在結(jié)構(gòu)體里面，就可以將其返回了，例如下面這段C語言代碼，請看：

struct s { char arr［10］; };struct s f（void） { struct s ret; // 。。.fill.。。 return ret;}int main（int argc， char ** argv） { struct s obj_a; obj_a = f（）;}

函數(shù)可以返回結(jié)構(gòu)體

結(jié)構(gòu)體 s 只有一個數(shù)組成員 arr，顯然，函數(shù)可以返回結(jié)構(gòu)體，即使結(jié)構(gòu)體只有一個數(shù)組成員，這是為什么呢？

C語言沒有嚴格意義上的“數(shù)組類型”

基本上，C語言中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以分為兩類，第一類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以被賦值，而第二類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不可以被賦值，數(shù)組屬于第二類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

除了數(shù)組，還有其他第二類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)嗎？我想基本上沒有了，除非把函數(shù)算上。與函數(shù)不能返回數(shù)組密切相關(guān)的事實是，C語言沒有嚴格意義上的“數(shù)組類型”。可能從C語言代碼角度來看，似乎有數(shù)組類型的變量，但是如果嘗試將該變量像其他變量一樣使用，得到的實際上是指向數(shù)組第一個元素的指針。例如下面這段C語言代碼：

char a［10］， b［10］;a = b;

這并不能把數(shù)組 b 的內(nèi)容拷貝給數(shù)組 a，實際上，上面兩行C語言代碼相當于下面這一行：

a = &b［0］;

顯然，左邊是數(shù)組 a，而右邊其實是一個指針。即使數(shù)組在某種程度上可以看作能夠被賦值，但我們有很大幾率得到類型不匹配，例如下面這段C語言代碼：

a = f（）;

這里假設(shè) f（） 是一個返回數(shù)組的函數(shù)，它的核心C語言代碼如下：

char ret［10］;/* 。。. fill 。。. */return ret;

不過按照前面所說的，其實上面的返回語句相當于下面這一句：

return &ret［0］;

同樣的，我們?nèi)羰菄L試將數(shù)組賦值給 a，最終實際得到仍然是將指針賦值給 a，熟悉C語言語法的讀者應該能夠看出不妥之處。

為什么把數(shù)組塞入結(jié)構(gòu)體，情況就不同了呢？

文章開頭提到，雖然C語言的數(shù)組不可以被賦值，但是將其塞入結(jié)構(gòu)體就可以賦值了。這是什么原因呢？

其實這涉及到C語言的設(shè)計初衷，以及相關(guān)的一些發(fā)展歷史了。C語言在語法和語義上與機器硬件很接近，它的基本操作可以被編譯為一個或者幾個機器指令，占用若干個處理器周期。

C語言中的數(shù)組是特殊的，它與指針一直都是非常曖昧的。這種曖昧的關(guān)系從C語言的前身B語言就開始了，并一直延續(xù)至今，而今天的結(jié)構(gòu)體語法最初并不是包含在C語言中的。

因為C語言數(shù)組與指針的曖昧關(guān)系，編譯器也很難區(qū)分它們，所以我們不可能為C語言數(shù)組賦值。而且由于“賦值”操作也屬于C語言的基本操作，為了貼合硬件，要求其必須在幾個處理器周期完成，所以單個的“賦值”運算符 = 基本上不可能擴展到需要幾千乃至幾萬個機器周期，以對成千上萬個數(shù)組元素賦值。

基于這樣的原理，早期的C語言其實連結(jié)構(gòu)體賦值都是不支持的。

到這里，相信不少讀者又有疑問了，既然C語言的基本操作需要控制在少量的機器周期內(nèi)，那為什么結(jié)構(gòu)體賦值卻是支持的呢？畢竟C語言中的結(jié)構(gòu)體也是可以包含多個字節(jié)信息的。

C語言中的結(jié)構(gòu)體也是可以包含多個字節(jié)信息的

正如前文所說，早期的C語言的確不支持結(jié)構(gòu)體賦值，但是在后來的發(fā)展中卻增加了結(jié)構(gòu)體賦值能力。對此只能說是結(jié)構(gòu)體幸運，“將C語言基本操作控制在少量機器周期內(nèi)”只是一個準則，而不是限制。

要知道，C語言結(jié)構(gòu)體通常很小，只有幾十到幾百字節(jié)，增加結(jié)構(gòu)體賦值能力無疑能夠大大方便程序員編寫代碼。大多數(shù)情況下，結(jié)構(gòu)體賦值操作并不會嚴重“超時”，這其實是一種平衡。

我之前的文章曾經(jīng)討論過，程序設(shè)計語言一般都要處理一個天平，天平的兩端分別是機器和程序員，如果追求極致的機器效率，將編程語言設(shè)計的十分精簡，那么程序員就會非常痛苦。因此，即使是C語言，在追求高效率的同時，也要兼顧程序員的感受，所以稍稍違背一些設(shè)計準則，增加一些便利操作也是無可厚非的。

小結(jié)

C語言不支持數(shù)組賦值，更多的原因是C語言本身的特點（貼合硬件）以及一些歷史原因。不過，如果真的希望對數(shù)組賦值，也是有一些技巧的，例如將數(shù)組塞入結(jié)構(gòu)體。這一點我之前的文章已經(jīng)討論過，不再贅述了。