前言

编程语言最怕细节，怼着一个点扣能让你怀疑人生，今天就碰到这么一个问题，“C++定义一个返回值为拥有3个元素的 char 数组引用的函数”，不敢说99%的人不会，但我觉得应该有80%的人写不出来吧，要不你来试试。

分解需求

首先得能看出来这是要求定义一个函数，如果这一步就错了，那就没必要往后走了，函数有的参数没有要求，但是返回值得是一个引用，这个引用的原始类型应该为一个拥有3个元素的char类型数组，难道要这样写？

char& [3] func()
{
    //...
}

试试吧，肯定编不过的，要是这么容易就哪能让人死去活来，直接给答案了

#include <iostream>

const char (&getCharArray())[3] {
    static const char charArray[3] = {'A', 'B', 'X'};
    return charArray;
}

int main() {
    const char (&result)[3] = getCharArray();

    for (char c : result) {
        std::cout << c << " ";
    }

    return 0;
}

举一反三

学习要学会举一反三，把题目中的“引用”换成“指针”，再试一下，依葫芦画瓢还是很容易的


#include <iostream>

char (*getCharArrayPointer())[3] {
    static char charArray[3] = {'A', 'B', 'J'};
    return &charArray;
}

int main() {
    char (*result)[3] = getCharArrayPointer();

    for (int i = 0; i < 3; ++i) {
        std::cout << (*result)[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

仿佛这也不是我们常常见到的形式，对于指针作为返回值，我们常见到的应该是下面这种

#include <iostream>

char* getCharArrayPointer() {
    static char charArray[10] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ' ', 'W', 'o', 'r', 'l'};
    return charArray;
}

int main() {
    char* result = getCharArrayPointer();

    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        std::cout << result[i];
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

他们有什么区别呢？我们从定义层面来对比一下：

进行对比

char (&result)[3]

1
2
3

  - `result` 是一个引用类型变量，被引用的类型为 `char[3]`
  - `sizeof(result)` == 3
- ```char (*result)[3] = getCharArrayPointer();

result 是一个指针类型变量，指向的类型的类型为 char[3]
sizeof(result) == 8
result++ 先后移动24个字节=8*3

char* result = getCharArrayPointer();
- result 是一个指针类型变量，被引用的类型为 char
- sizeof(result) == 8
- result++ 先后移动8个字节=8*1

有了上面的对比就可以根据区别来选择定义什么样的返回值，使用引用类型能取到被引用变量的原始大小，使用指针要注意移动的步长。

总结

定义一个返回定长数组引用的函数 const char (&getCharArray())[3] { //... }
定义一个返回定长数组指针的函数 const char (*getCharArray())[3] { //... }
引用不需要内存分配和释放，因为它只是目标对象的别名（存疑，在绝大多数编译器中，引用在底层是通过指针来实现的，但GPT嘴硬说不需要，表示需要继续探索）

引用在底层通过指针实现时，并不需要额外的内存分配。引用被设计为变量的别名，它并不占用额外的内存空间。引用在编译器生成的汇编代码中，会被处理为指向原始对象的指针，但是这个指针对于用户来说是透明的，不需要分配额外的内存来存储引用本身。
引用只是目标对象的别名，与指针不同，它没有自己的内存存储空间。因此，无论引用在底层是通过指针实现还是其他方式实现，都不会导致额外的内存分配。这也是为什么引用在使用上更接近于对变量的直接访问。
需要注意的是，尽管引用不需要额外的内存分配，但指针本身需要存储指向对象的地址，因此指针会占用一定的内存空间。这也是引用和指针之间的一个重要区别。

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内练一口气，外练筋骨皮

2023-8-28 22:17:27