14.4  无法将数组传递给函数

你期望程序清单14.2中的代码打印出什么结果？

程序清单14.2

void process_array(int ar[10])  
{  
  printf("[");  
  for(size_t i = 0; i < dimensionof(ar); ++i)  
  {  
    printf("%d ", ar[i]);  
  }  
  printf("]\n");  
}  
 
int main()  
{  
  int ar1[10] =  
  {  
    0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9  
  };  
  process_array(ar1);  
  return 0;  
}  

如果你说"[ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ]"，那么你也许会惊讶地发现实际结果并非如此。事实上，该程序输出为"[0]"。C/C++(www.cppentry.com)程序员第一次遇到这种情况时可能会非常惊讶。我们声明了一个拥有10个整数的数组，赋给其一组值，并将其传递给一个函数，该函数接受一个含有10个整数的数组作为参数。看起来一切都井井有条，问题究竟出在哪里呢？

呃，是这样的，在C/C++(www.cppentry.com)中你无法将数组传给函数！但是，从你开始使用C/C++(www.cppentry.com)编程(www.cppentry.com)起，你就清楚地记得的确是把数组传给函数的，不是吗？可惜这只不过是个假象而已！在C里面，数组被传递给函数时总是被转换成指针，非常干脆地阻止了你获取数组大小的企图。而C++(www.cppentry.com)基于兼容性的考虑，亦是如此。在上面的示例中，我们可以将process_array声明为以下任意一种形式，其行为都是一样的：

void process_array(int ar[20]);  
void process_array(int ar[]);  
void process_array(int *ar);  

现在，随着我把这个问题提上了台面，你也许会回忆起一个类似的现象：main()的参数既可以被声明为char **argv，又可以被声明为char *argv[ ]。我并不打算深入讨论导致这种情形的历史原因，Peter van der Linden在他的Deep C Secrets[Lind1994]的第9章中极其深刻地描述了这个问题。我想指出的是：

Imperfection：C/C++(www.cppentry.com)数组在被传递给函数时会退化成指针。

这种灵活性在许多场合下都是非常有用的，但它也会成为一些问题的来源。C++(www.cppentry.com)（从这一点来说，也包括C）提供了一个严格的类型系统：我们不能将一个指向double的指针传递给某个期望得到指向float指针的地方，数组的情形亦然。然而我们却可以将一个任意长度的数组传递给一个期望接受（指针形式的）数组的函数。那么，我们究竟该怎么办呢？

问题的实质在于数组的大小丢失了，因此，如果我们可以找到一种将数组大小随之传递给函数的机制，问题就会迎刃而解。意料之中，这可以通过模板来实现，我将此类模板称为array_proxy，如程序清单14.3所示：

程序清单14.3

template <typename T> 
class array_proxy  
{  
// 构造函数  
public:  
  template <size_t N> 
  explicit array_proxy(T (&t)[N])  
    : m_base(t)  
    , m_size(N)  
  {}  
  explicit array_proxy(T *base, size_t size)  
    : m_base(t)  
    , m_size(size)  
  {}  
// 状态  
public:  
  T *base()  
  {  
    return m_base;  
  }  
  size_t size() const  
  {  
    return m_size;  
  }  
// 数据成员  
private:  
  T *const      m_base;  
  size_t const  m_size;  
// 声明但不予实现  
private:  
  array_proxy &operator =(array_proxy const &);  
};  

template <typename T, size_t N> 
inline array_proxy<T> make_array_proxy(T (&t)[N])  
{  
  return array_proxy<T>(t);  
}  
template <typename T > 
inline array_proxy<T> make_array_proxy(T *base, size_t size)  
{  
  return array_proxy<T>(base, size);  
}  

该模板是本章的一个重点内容，是一个特色，后面我们会对其不断精化，以便使其能够对其他数组/指针问题提供帮助，所以暂且别担心它当前较为粗陋的形式。

现在我们总算可以将数组真正当成数组来传递了：

void process_array(array_proxy<int> const &ar)  
{  
  printf("[");  
  for(size_t i = 0; i < ar.size(); ++i)  
  {  
    printf("%d ", i[ar.base()]); // 新手往往难以理解这行代码！  
  }  
  printf(")\n");  
}