参数列表中char[N]和char(&)[N]的区别

Question

下面的代码无法编译：

template <int N>
void f(char[N]) {}

int main() {
  char buf[10];
  f(buf);
}

如果我将char[N]更改为char (&)[N]，它就可以工作了。那么它们之间有何区别？

- Kan Li

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经过调整，第一行与template <int N> void f(char *) {}相同，然后无法从调用中推断出N。对于char(&)[N]，不适用任何调整，因此可以推断出N。 - M.M

@M.M 没错。在无法推导模板参数的情况下，包括这种情况，我们总是可以显式地提供它。请参见我的答案。 - Peter - Reinstate Monica

为什么不使用std :: array作为参数呢？ - Erik Alapää

@M.M：那些信息应该放在“答案”部分。 - Lightness Races in Orbit

现在我明白了问题，所有下面的答案都很有道理。这确实是一个难以决定要接受哪个答案的问题。 - Kan Li

Answer 1

你被 C 语言的向后兼容性所困扰。当你声明一个函数时，如下所示：

int f(char c[10]);

你声明了一个参数类型为char *的函数。编译器会自动将参数类型转换。问题在于：

int f(char c[5]);

声明相同的函数。这是C语言的工作方式，C ++为了兼容性而保留了它。

int f(char (&c)[10]);

声明一个函数，其参数类型为“char数组（长度为10）的引用”。C语言没有引用，因此无需保持向后兼容性。

int f(char (&c)[5]);

声明了一个不同的函数 - 具有不同的参数类型。

- Martin Bonner supports Monica

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就本身而言，您的解释并没有详细说明编译失败的原因，这是关于模板参数推导的问题。 - Lightness Races in Orbit

Answer 2

显然，您已经知道char [N]是一个数组，而char (&)[N]是对char [N]的引用。

C风格的数组在按值传递参数时是特殊的。数组本身不会被传递，但是会传递一个引用。

这种“魔法”是C++从C演变而来的历史副作用。

现在，要通过值传递数组，我们可以使用封装了C风格数组的std::array<char, N>。

请注意，char (&)[N]被视为字面类型，因此可以在constexpr上下文中将其传递给constexpr函数。

- Richard Hodges

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数组本身并没有被传递，而是传递了一个引用 - 引用指向第一个元素的指针。 - LogicStuff

@LogicStuff 如果需要，它肯定会衰减为指针，但实际上它是一个对象的引用，并且（对于模板推导至关重要）携带类型信息 - 包括数组的长度。 - Richard Hodges

“C风格数组作为参数按值传递时是特殊的”：不，因为它们根本不会这样。 - Peter - Reinstate Monica

@PeterA.Schneider，也许我的措辞不太妥当。我会重新考虑的。 - Richard Hodges

Answer 3

我认为事件的顺序如下：

• 编译器不会查找函数，其参数是char[10]，因为语言不支持传递数组作为值。
• 编译器会查找需要一个char[10] 的引用的函数（并没有找到任何一个）。
• 编译器会查找需要char指针的函数，这是在所谓的类型调整之后的实际参数类型，并且没有找到任何一个。

最后一点很有趣，因为模板函数f实际上确实需要一个指向char的指针，就像其他帖子中解释的那样：声明中的索引是多余的，在函数声明f(char p[])中，p不是数组类型，而是指向char的指针类型。请注意，这与其他地方（不作为函数参数）的声明不同，那里的p将是一个数组，尽管是不完全的。

编译器不能实例化函数模板的原因不是其参数类型错误：经过参数类型调整，它将匹配。原因仅仅是它无法从参数中推断出模板参数N。毕竟，对于每个N都会有一个不同的f：编译器应该采用哪一个？在实际参数buf被“调整”为指向其第一个元素之后，该参数中的长度信息将丢失。 （是的，编译器很愚蠢。）

当您将函数声明为引用数组时，长度信息已保留。

另一种可能性是显式实例化模板函数：

f<10>(buf);有效。

- Peter - Reinstate Monica