为什么函数必须返回 char * 而不是 char 数组？

Question

char * printstring(void)
{
    return "my string";
}

既然这个函数返回的是一个字符数组，那么我为什么要在声明中指定我的函数返回char*而不是char[]呢？

- BareWithImANoob

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一个 C 函数无法返回一个数组，但可以返回一个包含数组的结构体。 - Weather Vane

无论如何，这个函数应该返回 const char*。 - Rabbid76

@Rabbid76：如果你的意思是“它将有助于检测非法写入访问”，那么你是正确的。但不幸的是，由于传统原因，在C语言中并不需要这样做，这些原因应该在20年前就被深深地埋葬了。 - too honest for this site

你需要返回数组的起始地址才能访问数组，可以使用*来获取。我认为我们不能直接返回数组。 - Biswajit Roy

“由于该函数返回的是字符数组”，不，实际上并不是！它返回的是数组的地址（在此为字符串），即第一个元素的地址（在此为char）。 - alk

Answer 1

由于C语言的设计方式，数组在其中并不是一等公民。你既不能通过值传递将它们传递给函数，也不能返回它们。

如果你想要实现这些功能中的任何一个，你需要将数组包装在一个结构体中。

struct ten_chars{ char chars[10]; };

struct ten_chars printstring(void)
{
    return (struct ten_chars){"my string"};
}

- PSkocik

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我还没有涉及到结构体，但是为了以后参考你的答案，你是在说有另一种方法可以实现我想做的事情吗？ - BareWithImANoob

@BareWithImANoob 是的，我添加了代码。不过这可能是个坏主意。总的来说，在我看来，返回大对象都是不好的。 - Petr Skocik

在 main 函数中，你可以使用 printf("%s\n", printstring().chars); 进行输出。但这是一种不太美观的方式。 - Weather Vane

Answer 2

字符串字面量"my string"确实具有数组类型。请注意，sizeof "my string"将计算为10，这是一个包含10个char（包括'\0'）的数组的预期大小。您可以将"my string"视为标识符，用于标识数组，并在大多数表达式中衰减为指向数组第一个元素的指针（但不在sizeof表达式中）。

因此，在返回语句中，"my string"会衰减为指向字符串字面量字符数组（以及空终止符）的第一个元素的指针。从函数返回该指针，这就是为什么返回类型必须是char *的原因。

值得一提的是，在C中甚至不可能返回一个数组，尽管可以返回指向数组的指针。也可以从函数返回包含数组字段的struct。

看一下这个示例代码：

#include <stdio.h>

char * getstring(void);

int main(void)
{
    printf("%s\n", getstring());

    return 0;
}

char * getstring(void)
{
    printf("sizeof \"my string\": %zu\n", sizeof "my string");
    printf("*(\"my string\" + 1): %c\n", *("my string" + 1));

    return "my string";
}

程序输出：

sizeof "my string": 10
*("my string" + 1): y
my string

- ad absurdum

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谢谢您澄清了“my string”会衰减为指针，因为我没有考虑到这一点。 - BareWithImANoob

@BareWithImANoob-- 当然可以...这似乎是回答问题“为什么函数必须返回char *而不是char数组”的答案。 - ad absurdum

Answer 3

首先，C语言不允许定义返回数组类型的函数；例如：

char printstring(void)[10] { return "my string"; }

首先，简单地说是不允许的，编译器会因此而报错。

其次，因为你返回的不是一个数组。

除非它是sizeof或一元&运算符的操作数，或者是用于初始化声明中的另一个数组的字符串字面值，类型为"N元素T数组"的表达式将被转换("衰变")为类型为"T指针"的表达式，表达式的值将是数组的第一个元素的地址。

表达式"my string"的类型是"10元素char数组"。由于它既不是sizeof或一元&运算符的操作数，也没有用于初始化声明中的char数组，因此它会"衰变"为类型为char *的表达式。它的值是字符串中第一个字符的地址，这个地址值才是你的函数实际返回的值。

这是有意设计的——Ritchie的方式在C语言中保留B的数组语义。然而，这意味着C语言中的数组表达式在大多数情况下都不保留它们的数组特性。

- John Bode

Answer 4

在 C 语言中，不允许将值赋给数组变量。

char a[] = "test";
char b[5] = a; /* ILLEGAL */

那么，如果函数的结果可以分配给任何东西，为什么还要定义返回数组的函数呢？

- alk

Answer 5

免责声明：这并不是对问题的确切回答，因为它涉及到而不是。但我认为在这个讨论的背景下可能会很有趣。

在中，有一种返回数组引用的方法，可能看起来像下面这样：

static const char (&func())[12]  {
    return "hello world";
}

这类似于返回指针并且不复制值。但在纯c中是不可能的。

- Serge

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我已经阅读了您的免责声明。声称不相关并不能使其免责。 - Caleth