将指向内存缓冲区的指针转换为指向可变长度数组的指针

Question

在C语言中，我相信以下程序是有效的：将指向分配的内存缓冲区的指针转换为数组，如下所示：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define ARRSIZE 4

int *getPointer(int num){
    return malloc(sizeof(int) * num);
}

int main(){
    int *pointer = getPointer(ARRSIZE);
    int (*arrPointer)[ARRSIZE] = (int(*)[ARRSIZE])pointer;

    printf("%d\n", sizeof(*arrPointer) / sizeof((*arrPointer)[0]));

    return 0;
}

（这将输出4）。

然而，在C99中，使用可变长度数组（VLAs）进行此操作是否安全？

    int arrSize = 4;
    int *pointer = getPointer(arrSize);
    int (*arrPointer)[arrSize] = (int(*)[arrSize])pointer;

    printf("%d\n", sizeof(*arrPointer) / sizeof((*arrPointer)[0]));

    return 0;

（也输出4）。

根据C99标准，这合法吗？

如果这是合法的，那将非常奇怪，因为这意味着可变长度数组有效地实现了动态类型创建，例如，类型为type(*)[variable]的类型。

- user3079266

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注意：我确认OP的代码在IDEONE上编译通过，并且对于大小不为4的数组，它按照OP所说的输出，这意味着它会输出您设置的ARRSIZE或arrSize。 - Mike Nakis

根据C11草案规范，这是合法的。我没有C99的副本，所以无法确认它在上个世纪是否合法。 - user3386109

@hyde：谢谢，我理解你的关注。我会尝试在未来遵循你的建议。你知道，我并不是一个经验丰富的SO用户 =) - user3079266

@MattMcNabb，是的，有％zd。它对应于size_t的带符号类型。 - Jens Gustedt

@Mints97，还考虑完全放弃你的分配函数。它什么也做不了，只需一个简单的malloc(sizeof(int[n][m]))就可以实现，而且您可以避免不必要的转换。转换是不好的。 - Jens Gustedt

Answer 1

是的，这是合法的，而且“可变修改类型系统”非常有用。您可以使用自然数组语法访问一个连续的二维数组，两个维度在运行时未知。

它可以被称为语法糖，因为您没有这些类型也可以完成相同的操作，但它使代码更加清晰（我认为）。

- M.M

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谢谢，这是一个有趣的答案。我从未考虑过使用可变长度数组作为二维数组。 - user3079266

如果你还没有意识到，你可以在这里使用 SO 批准的 malloc 习惯用语，例如：ptr = malloc(N * sizeof *ptr);，这里也可以这样使用：int (*ptr)[cols] = malloc(rows * sizeof *ptr);。 - M.M

谢谢，我知道 =) 我只是对C语言的类型系统的复杂性感兴趣。 - user3079266

我经常使用这个功能将一个1维浮点数组（例如[20]个浮点数）强制转换为5x4矩阵、4x5矩阵、2x10矩阵等等。 - abelenky

Answer 2

我会说它是有效的。C99标准的最终版本（引用自维基百科）在第7.5.2段 - 数组声明符第5款中写道： 如果大小是不是整数常量表达式：... 每次计算时它都必须具有大于零的值。变长数组类型的每个实例的大小在其生命周期内不会改变。 它甚至明确表示可以在sizeof中使用，只要大小从不改变：如果大小表达式是sizeof运算符的操作数的一部分，并且更改大小表达式的值不会影响运算符的结果，则未指定是否评估大小表达式。 但是标准还说，这只允许在块作用域声明符或函数原型中使用：一个具有可变长度类型的普通标识符（如6.2.3中定义的）应该具有块作用域和无链接或函数原型作用域。如果将标识符声明为具有静态存储期的对象，则不得具有可变长度数组类型。 稍后的一个例子解释了它不能用于成员字段，即使在块作用域中也不行：

...
void fvla(int m, int C[m][m]); // valid: VLA with prototype scope
void fvla(int m, int C[m][m]) // valid: adjusted to auto pointer to VLA
{
    typedef int VLA[m][m]; // valid: block scope typedef VLA
    struct tag {
        int (*y)[n]; // invalid: y not ordinary identifier
        int z[n]; // invalid: z not ordinary identifier
    };
...

- Serge Ballesta