Parlaci dettagliatamente del meccanismo di passaggio degli array alle funzioni nel linguaggio C. Quali sono i rischi associati a questo modello e come organizzare correttamente un lavoro sicuro con gli array all'interno delle funzioni?

Risposta

Nel linguaggio C gli array non vengono passati alle funzioni per valore. Se si passa un array come argomento, alla funzione arriva realmente un puntatore al primo elemento dell'array. Ciò porta a modificare l'array originale, non una sua copia.

Ad esempio:

void fillArray(int arr[], int n) {
    for (int i = 0; i < n; ++i) arr[i] = i*i;
}

int main() {
    int myarr[5];
    fillArray(myarr, 5); // ok
}

All'interno della funzione:

• non è possibile conoscere la dimensione dell'array originale tramite sizeof(arr) — questo restituirà la dimensione del puntatore, non dell'array.
• Si può lavorare solo con quella parte della memoria il cui dimensione è stata passata esplicitamente.

Si può lavorare correttamente e in sicurezza con gli array in questo modo:

• passate sempre esplicitamente la dimensione dell'array come argomento separato;
• utilizzate costanti o macro di avvolgimento per le dimensioni;
• se è necessario proteggere l'array da modifiche, passate const int *arr.

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Domanda trabocchetto

Domanda: È possibile sapere la dimensione dell'array originale passato alla funzione tramite l'argomento int arr[] usando sizeof(arr)?

Risposta: No, non è possibile! sizeof(arr) all'interno della funzione restituirà la dimensione del puntatore al tipo (ad esempio, 4 o 8 byte), non la dimensione dell'array.

Esempio:

void f(int arr[]) {
    printf("%zu
", sizeof(arr)); // dimensione del puntatore, non dell'array!
}

int main() {
    int x[10];
    f(x); // Di solito stampa 8 (x86_64) o 4 (x86)
}

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Esempi di errori reali

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Storia

In un progetto industriale, le funzioni di copia degli array tentavano di calcolare la lunghezza dell'array al volo, utilizzando sizeof(arr)/sizeof(int) all'interno della funzione. Nella pratica, questo portava a copiare solo una parte dell'array, poiché la dimensione era sempre uguale a 1 (8/8), e i dati venivano sovrascritti in modo imprevedibile.

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Storia

In un'applicazione di rete, la funzione di invio dati accettava un buffer come array senza indicare esplicitamente la sua dimensione, il che portava a non inviare l'intero buffer, oppure si leggevano dati spazzatura oltre i confini dell'array, causando errori di trasmissione e instabilità nella connessione.

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Storia

Quando si scriveva una libreria per lavorare con le immagini, il programmatore non fornì alla funzione di colorazione un parametro obbligatorio per la dimensione dell'array di immagini. Questo portò a un overflow del buffer e al crash del programma su determinati ingressi, scoperto solo nel test di integrazione su una grande immagine.