有没有一种方法将指针转换为数组类型？

Question

C++中的C数组在语法上有些难以理解，需要花费一些时间去适应。尽管一个一维数组会衰变为一个指针：

void fn1(int x[2]) {}
void fn2(int*x) {}

fn1()和fn2()具有相同的函数签名。

实际上，数组确实有一种类型，其中包括数组中有多少个元素，例如：

void fn(int (&)[2]) {}

fn() 只会接受一个包含2个整数元素的数组。

问题在于，我只能看到带有该签名的堆栈、文件作用域或结构/类分配生成的固定元素数量的数组：

int twoElementArray[2];

如果我要在堆上动态分配它，似乎无法获得相同的签名。我想我可能可以进行类型转换，但没有成功：

int (&array)[2] = reinterpret_cast<int(&)[2]>(new int[2]); // FAIL!

有没有任何想法可以实现这一点（如果可能的话）？

编辑：虽然我选择了一个答案，但它实际上并没有进行任何强制转换，而是使用了一种绝对更好的方法来进行操作（在我看来，如果不需要强制转换，最好不要进行强制转换）。但是，从技术上讲，它并没有回答问题，因为问题问是否“有一种将指针强制转换为数组类型的方法？” 答案是肯定的。

int (&array)[2] = *reinterpret_cast<int(*)[2]>(new int[2]); // SUCCESS!

请注意，我不一定推荐这样做，但它确实回答了问题。如果我需要将指针转换为数组类型，那么就应该这样做。阅读选定的答案，了解在使用operator new[]时更好的解决方案。

- Adrian

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你可以使用模板并定义一个整型常量 FIXED_SIZE = 2。 - Ariel Pinchover

@Infested：抱歉，我不明白你的意思。你能再解释一下并且加上一个例子吗？ - Adrian

如果fn1只接受固定大小的数组，则可以将其制作为模板函数，它应该获取两个参数，int []和int FIXED_SIZE = 2，然后您可以有int x [FIXED_SIZE]。 - Ariel Pinchover

@Infested：fn1()是我对于C++数组工作原理的解释中的一部分，面向那些不熟悉该语言的人。是的，我可以这样写：void fn3(int* array, size_t FIXED_SIZE) {}或者另外这样写：void fn3(int[] array, size_t FIXED_SIZE) {} 这是一个普遍的解决方法。然而，我试图利用类型系统防止数组与其大小脱钩。 - Adrian

你尝试过使用 int [] x 吗？ - Ariel Pinchover

Answer 1

如果我正确理解了您的问题，您想要做的事情类似于这样：

// allocate an array of one int[2] dynamically
// and store a pointer to it
int(*p)[2] = new int[1][2];

// now initialize a reference to it
int(&array)[2] = *p;

// delete the array once you no longer need it
delete[] p;

- jrok

Answer 2

我认为这就是你要找的。对于堆，一个二维数组 int[M][N] 会转化为 int(*)[N]。如果想以引用的方式传递它，需要解引用它（参见下面的 m）：

#include <iostream>
using namespace std;

void func(int (&x)[2])
{
    cout << x[0] << ' ' << x[1] << endl;
}

int main()
{
    // on the heap
    auto m = new int[1][2];
    m[0][0] = 1; m[0][1] = 2;
    auto n = new int[1][3];
    n[0][0] = 4; n[0][1] = 5; n[0][2] = 6;

    // on the stack
    int o[2] = {7,8};
    int p[3] = {9,10};

    func(*m);
    //func(*n); // doesn't compile, wrong size
    func(o);
    //func(p); // doesn't compile, wrong size
}

输出：

1 2
7 8

- Mark Tolonen

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+1 如果使用正确的术语“衰减”。我已经更正了我的问题，使用相同的术语。 - Adrian

Answer 3

根据Mark的回答，这个可能更好：

template <typename T>
void func(const T &x)
{
    cout << x[0] << ' ' << x[1] << endl;
}

唯一的坏处是这段代码是有效的：

cout << x[3] << endl;

- Gian Lorenzo Meocci

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抱歉，这个答案是错误的。你刚刚创建了一个接受任何类型的const引用的模板函数。它根本不接受数组。去尝试编译一下吧。你可能想要的是类似于template <typename T> void func(const T (&x)[2]) {...}或者template <typename T, size_t N> typename std::enable_if<(N>=2)>::type func(const T (&x)[N]) {...}。然而，这也假设我想要接受任何类型而不仅仅是int，这并不是问题所要求的。 - Adrian