返回 C++ 中的字符串数组、长度和损坏

Question

我是一名 .NET 人员，正在深入研究 C++/微控制器领域。

以下是我正在尝试做的事情的模型。我有一个传入值的方法，并且根据该值我想返回一个不同的硬编码字符串数组。

当我单步执行此操作时，我的函数main()似乎可以工作，并且看起来我正在函数中返回正确的类型。我可以设置一个断点并查看files[0]是否是预期的字符串，files[1]是否是预期的字符串等。我可以单步执行循环并设置监视，files[i]然后我会看到适当的字符串。那里一切都很好。

那么两个问题：如何获取数组中有多少个元素？看了一百万个帖子，看来我做不到，对吧？我是否只需要一些在循环时需要检查的结束字符串（例如空字符串）？

其次，你会注意到我已经注释掉printf()了。当我启用该功能后，在单步执行后printf()，它会更改字符串的内容，但我不明白为什么要这样做。查看逐步执行之前/之后的图像以及手表的结果。我认为这可能是因为字符串没有以 a 隐式终止\0，但这没有效果。

#include <cstdlib>
#include <cstdio>

const char** GetSoundCategory(int category)
{
    const char* FILES1[3] = {
        "/myfile1.mp3",
        "/this_is_my_file.mp3",
        "/myfile9.mp3"
    };

    const char* FILES2[2] = {
        "/I love S.E.mp3",
         "/please_help_me.mp3"
    };   

    const char** ptr = nullptr;

    switch (category)
    {
        case 1:
            ptr = FILES1;
            break;
        case 2:
            ptr = FILES2;
            break;
    }
    return ptr;
}

int main()
{
    const char** files = GetSoundCategory(2);
    constexpr int number_of_files = 3;

    for (int i = 0; i < number_of_files; i++)
    {
        //  printf("%s\n", files[i]);
    }
}

前printf：

后printf：

Answer 1

您的代码以两种不同的方式表现出未定义的行为。

1. GetSoundCategory()返回一个指向局部变量的指针，该局部变量在GetSoundCategory()退出时被释放，因此返回的指针处于悬空状态，在调用者有机会使用它之前指向无效内存。

   由于您的数组不会更改，因此您可以将它们移动到全局内存或静态内存中，以便它们在GetSoundCategory()退出后保持活动状态，例如：

   static const char* FILES1[3] = {
       "/myfile1.mp3",
       "/this_is_my_file.mp3",
       "/myfile9.mp3"
   };
   
   static const char* FILES2[2] = {
       "/I love S.E.mp3",
       "/please_help_me.mp3"
   };   
   
   const char** GetSoundCategory(int category)
   {
       ...
   }
   

   或者：

   const char** GetSoundCategory(int category)
   {
       static const char* FILES1[3] = {
           "/myfile1.mp3",
           "/this_is_my_file.mp3",
           "/myfile9.mp3"
       };
   
       static const char* FILES2[2] = {
           "/I love S.E.mp3",
            "/please_help_me.mp3"
       };   
   
       ...
   }
   

2. GetSoundCategory()您的编码方式main()无法知道返回的数组中实际有多少个字符串。因此，当 时category == 2，循环最终超出范围，因为数组中只有 2 个字符串，但循环迭代了 3 次。

   要解决这个问题，您有几种选择。您可以：

   • 以空值终止数组，例如：

     const char** GetSoundCategory(int category)
     {
         static const char* FILES1[4] = {
             "/myfile1.mp3",
             "/this_is_my_file.mp3",
             "/myfile9.mp3",
             nullptr
         };
     
         static const char* FILES2[3] = {
             "/I love S.E.mp3",
             "/please_help_me.mp3",
             nullptr
         };   
     
         ...
     }
     
     ...
     
     const char** files = GetSoundCategory(2);
     
     for (int i = 0; files[i] != nullptr; i++)
     {
         printf("%s\n", files[i]);
     }
     

   • 返回数组长度以及数组指针。您可以使用输出参数来做到这一点，例如：

     const char** GetSoundCategory(int category, int *length)
     {
         ...
     
         *length = ...;
         return ...;
     }
     
     ...
     
     int number_of_files;
     const char** files = GetSoundCategory(2, &number_of_files);
     

     或者，返回一个struct包含数组指针和数组长度的简单值，例如：

     struct filesArray {
         const char** files;
         int number_of_files;
     };
     
     filesArray GetSoundCategory(int category)
     {
         ...
     
         filesArray fa;
         fa.files = ...;
         fa.number_of_files = ...;
     
         return fa;
     }
     
     ...
     
     filesArray fa = GetSoundCategory(2);
     
     for (int i = 0; i < fa.number_of_files; i++)
     {
         printf("%s\n", fa.files[i]);
     }
     

话虽如此，您确实应该在代码中放弃旧的基于 C 的习惯用法，并采用更现代的 C++ 习惯用法，例如std::vector、std::array、std::string(_view)等，例如：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <array>
#include <string_view>

std::vector<std::string_view> GetSoundCategory(int category)
{
    static std::array<const char*, 3> FILES1 = {
        "/myfile1.mp3",
        "/this_is_my_file.mp3",
        "/myfile9.mp3"
    };

    static std::array<const char*, 2> FILES2 = {
        "/I love S.E.mp3",
        "/please_help_me.mp3"
    };   

    switch (category)
    {
        case 1:
            return {FILES1.begin(), FILES1.end()};
        case 2:
            return {FILES2.begin(), FILES2.end()};
    }

    return {};
}

int main()
{
    auto files = GetSoundCategory(2);

    for (auto file : files)
    {
        std::cout << file << std::endl;
    }
}