C++中数组作为函数参数或者返回值
概述
在编程任务中，经常会遇到将数组作为函数参数或者返回值，比如在前一篇的计数排序任务中，需要额外的空间来保存排序后的元素，并且将该数组返回给主函数。本文会介绍几种可行的方案，仅供参考。
数组作为函数参数
数组作为函数函数，在Java中，通过传递数据名即可获取到数组的信息，但是在C++中，这种操作行不通，如下：
#include <iostream>
using namespace std;
int sum(int arr[]){
int length = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
int sum = 0;
for (int i = 0 ; i < length; i++){
sum += arr[i];
}
return sum;
}
int main(){
int arr[] = {1,3,5,7,9};
int summary = sum(arr);
cout << summary << endl;
}
执行上述代码后发现，结果不正确，这是为什么？看下面代码：
#include <iostream>
using namespace std;
int sum(int* arr){
int length = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
int sum = 0;
for (int i = 0 ; i < length; i++){
sum += arr[i];
}
return sum;
}
int main(){
int arr[] = {1,3,5,7,9};
int summary = sum(arr);
cout << summary << endl;
}对比这两个程序，我们发现，执行结果一直，说明两个问题，首先，数组名是数组的首地址，它被传递了，其次，sum函数内部，并未获取到正确的数组长度。因此，对于数组作为函数参数的情形，我们看采用下面代码：
#include <iostream>
using namespace std;
int sum(int* arr,int length){
int sum = 0;
for (int i = 0 ; i < length; i++){
sum += arr[i];
}
return sum;
}
int main(){
int arr[] = {1,3,5,7,9};
int summary = sum(arr,5);
cout << summary << endl;
}C++11给出的替代方案，实际上该方案仍然使用模板参数传递了数组的长度，所以该参数必须要传入。并且编译器请选择：Having g++ following the coming C++0x ISO C++ language standard [-std=c++0x]
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;
template <size_t SIZE>
int sum(array<int,SIZE> arr){
int sum = 0;
int length = arr.size();
for (int i = 0 ; i < length; i++){
sum += arr[i];
}
return sum;
}
int main(){
array<int,5> arr {{1,3,5,7,9}};
int summary = sum(arr);
cout << summary << endl;
}数组作为函数返回值
数组作为函数返回值的情况更加复杂，传统的写法容易造成产生悬挂指针，造成空间浪费。看下面代码：
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;
template <size_t SIZE>
int* sum(array<int,SIZE> arr){
int length = arr.size();
int* returnArr = new int[length];
for (int i = 0 ; i < length; i++){
returnArr[i] = arr[i];
}
return returnArr;
}
int main(){
array<int,5> arr {{1,3,5,7,9}}; // C++ 11 standard
int* summary = sum(arr);
for (int i = 0 ; i < arr.size(); i++){
cout << summary[i] << " ";
}
delete[] summary;
return 0;
}
可替代代码：
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;
template <size_t SIZE>
int* sum(array<int,SIZE> arr){
int length = arr.size();
static int returnArr[SIZE];
for (int i = 0 ; i < length; i++){
returnArr[i] = arr[i];
}
return returnArr;
}
int main(){
array<int,5> arr {{1,3,5,7,9}}; // C++ 11 standard
int* summary = sum(arr);
for (unsigned int i = 0 ; i < arr.size(); i++){
cout << summary[i] << " ";
}
return 0;
}下面两段代码都是错误的，因为函数在返回后退出时，局部变量returnArr已经被删除，因此返回的结果是错误的，代码如下：
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;
template <size_t SIZE>
int* sum(array<int,SIZE> arr){
int length = arr.size();
int returnArr[SIZE];
for (int i = 0 ; i < length; i++){
returnArr[i] = arr[i];
}
return returnArr;
}
int main(){
array<int,5> arr {{1,3,5,7,9}}; // C++ 11 standard
int* summary = sum(arr);
for (unsigned int i = 0 ; i < arr.size(); i++){
cout << summary[i] << " ";
}
return 0;
}#include <iostream>
using namespace std;
int* sum(int* arr,int length){
int returnArr[length];
for (int i = 0 ; i < length; i++){
returnArr[i] = arr[i];
}
return returnArr;
}
int main(){
int arr[] = {1,3,5,7,9};
int length = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
int* summary = sum(arr,length);
for (int i = 0 ; i < length; i++){
cout << summary[i] << " ";
}
}下面代码在int returnArr[length]前增加了static，这保证了数组在返回后没有被删除，但是此时报错：|error: storage size of ‘returnArr’ isn’t constant|
#include <iostream>
using namespace std;
int* sum(int* arr,int length){
static int returnArr[length];
for (int i = 0 ; i < length; i++){
returnArr[i] = arr[i];
}
return returnArr;
}
int main(){
int arr[] = {1,3,5,7,9};
int length = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
int* summary = sum(arr,length);
for (int i = 0 ; i < length; i++){
cout << summary[i] << " ";
}
}下面的代码能够解决上述问题：
#include <iostream>
using namespace std;
int* sum(int* arr,int length){
int* returnArr = new int[length];
for (int i = 0 ; i < length; i++){
returnArr[i] = arr[i];
}
return returnArr;
}
int main(){
int arr[] = {1,3,5,7,9};
int length = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);
int* summary = sum(arr,length);
for (int i = 0 ; i < length; i++){
cout << summary[i] << " ";
}
delete[] summary;
return 0;
}其它可行方案
在刘汝佳的《算法竞赛入门经典》教材中指出，当需要返回数组时，可以将将需要返回的数组提前作为参数传递进来，最后通过获取该数组的内容来获取其内容，这是可行的，但是该参数必要要使用引用的形式传递，否则会造成错误,代码如下：
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;
template <size_t SIZE>
void sum(array<int,SIZE> arr,array<int,SIZE>& returnArr){
int length = arr.size();
for (int i = 0 ; i < length; i++){
returnArr[i] = arr[i];
}
return;
}
int main(){
array<int,5> arr {{1,3,5,7,9}}; // C++ 11 standard
array<int,5> returnArr;
sum(arr,returnArr);
for (unsigned int i = 0 ; i < returnArr.size(); i++){
cout << returnArr[i] << " ";
}
return 0;
}错误代码如下，returnArr在传递时没有以引用形式传递：
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;
template <size_t SIZE>
void sum(array<int,SIZE> arr,array<int,SIZE> returnArr){
int length = arr.size();
for (int i = 0 ; i < length; i++){
returnArr[i] = arr[i];
}
return;
}
int main(){
array<int,5> arr {{1,3,5,7,9}}; // C++ 11 standard
array<int,5> returnArr;
sum(arr,returnArr);
for (unsigned int i = 0 ; i < returnArr.size(); i++){
cout << returnArr[i] << " ";
}
return 0;
}从上面的代码中，我们可以看到，std::array在出传递过程中，是以值方式传递，因此，想要在函数内部改变它，并且将结果返回给主调函数，必须用引用方式传值：
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;
template <size_t SIZE>
void sum(array<int,SIZE> arr){
int length = arr.size();
for (int i = 0 ; i < length; i++){
arr[i] = 0;
}
return;
}
int main(){
array<int,5> arr {{1,3,5,7,9}}; // C++ 11 standard
sum(arr);
for (unsigned int i = 0 ; i < arr.size(); i++){
cout << arr[i] << " ";
}
return 0;
}
//输出结果为: 1 3 5 7 9如果改成引用传值：
#include <iostream>
#include <array>
using namespace std;
template <size_t SIZE>
void sum(array<int,SIZE>& arr){
int length = arr.size();
for (int i = 0 ; i < length; i++){
arr[i] = 0;
}
return;
}
int main(){
array<int,5> arr {{1,3,5,7,9}}; // C++ 11 standard
sum(arr);
for (unsigned int i = 0 ; i < arr.size(); i++){
cout << arr[i] << " ";
}
return 0;
}
//输出结果： 0 0 0 0 0总结
数组作为函数参数或函数返回值，如何将数组的长度返回决定了函数执行正确与否，本文给出了合适的替换方案，并且给出了示例代码，需要指出，我们应该重视C++ 11中引入的array的使用。最后，如果数组常长度不确定，建议采用vector，这在C++ 11中被认为是可变长度的数组。
- 在std::array中，由于使用了template参数，使得在编译时获取到数组的长度，因此加static关键字即可返回正确的数组内容
- 在传统的语法中，只能在堆区分配空间才能解决数组作为参数返回问题，但是要注意释放指针空间，否则会造成悬挂指针。
- 如果长度不确定，可以考虑vector作为替代
- std::array采用按值传递方式，如果想要改变其值，需要采用引用方式传值