在传递数组时强制函数参数中的数组大小

Question

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在C中，我有一个函数，它以数组作为参数。此参数用作此函数中的输出。输出总是相同的大小。我会：

• 为任何阅读代码的人明确所需的大小(不过，它已经在函数注释中了)，
• 理想情况下，编译可以输出警告或错误，这样我就可以在编译时而不是运行时防止出现问题。

潜在的解决方案

我在这里发现：https://hamberg.no/erlend/posts/2013-02-18-static-array-indices.html，它看起来像一个解决方案，但是如果我试图传递一个比所需的大小更小的数组，那么在编译过程中我就无法得到警告或错误。

这是我的完整程序main.c：

void test_array(int arr[static 5]);

int main(void)
{
    int array[3] = {'\0'};

    test_array(array); // A warning/error should occur here at compilation-time
                       // telling me my array does not meet the required size.

    return 0;
}

void test_array(int arr[static 5])
{
    arr[2] = 0x7; // do anything...
}

与此博客相反，我使用gcc (7.4.0版)代替clang，并使用以下命令：

gcc -std=c99 -Wall -o main.out main.c

在我的代码中，我们可以看到test_array()函数需要一个5个元素数组。我正在传递一个三要素一。我希望编译器能给我一条关于这一点的信息。

问题

在C中，如何将函数参数强制为给定大小的数组？如果不是的话，它应该在编译时被注意到。

Answer 1

如果将指针传递给数组而不是指向其第一个元素的指针，则会得到不兼容的指针警告：

void foo(int (*bar)[42])
{}

int main(void)
{
    int a[40];
    foo(&a);  // warning: passing argument 1 of 'foo' from incompatible pointer type [-Werror=incompatible-pointer-types]
    // note: expected 'int (*)[42]' but argument is of type 'int (*)[40]'

    int b[45];
    foo(&b);  // warning: passing argument 1 of 'foo' from incompatible pointer type [-Werror=incompatible-pointer-types]
    // note: expected 'int (*)[42]' but argument is of type 'int (*)[45]'
}

使用-Werror编译，使其成为一个错误。

哥德波特

Answer 2

要测试正在传递的数组(非指针)的大小是否至少为5个元素，可以使用一个Static_assert，并且可以通过预处理器宏插入必要的_Static_assert。

在该职能声明后插入：

#define test_array(arr) \
    do \
    { \
        _Static_assert(sizeof (arr) / sizeof *(arr) >= 5, "Array is too small."); \
       test_array(arr); \
    } while (0)

( do … while (0)是一种典型的定义宏的方法，可以像语句那样在语法上操作，这样就可以按照预期的;和flow来执行if语句等等)。

在该职能的定义之前插入：

#undef test_array

(如果函数有更多的用途，则必须插入#define的另一个副本。或者，函数可以在源文件的早期定义，然后是一个#define，这样就不需要进一步的#undef或#define指令了。)

通常，这样的代码不太可能有用，因为程序经常将指针传递到数组的第一个元素(或数组中间的元素)，并且不可能测试指针指向的空间中有多少个元素。因此，这只在代码中是有用的，在代码中，需要将数组作为参数提供给。这个要求不是由这个代码强制执行的。