C柔性数组

 柔性数组成员

柔性数组

1、允许结构中包含一个大小可变的数组，sizeof返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。

2、包含柔性数组成员的结构要使用malloc（）函数进行内存的动态分配。分配的内存大于结构体的大小。

3、柔性数组的定义

typedef strcut type

{

 int i;

 int a[];

}type_a;

4、type_a *p=(type_a *)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));

5、p->a[n]直接访问数组。

6、free释放内存

 

struct结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组，但是柔性数组前面必须有一个其他成员。包含柔性数组成员的结构用malloc()函数进行内存的动态分配，并且分配的内存应该大于结构的大小。

 

sizeof(type)只有4.

type *p= (type*)malloc(sizeof(type)+100*sizeof(int));

p->a[n] 方便的访问数组。

在讲述柔性数组成员之前，首先要介绍一下不完整类型（incomplete type）。不完整类型是这样一种类型，它缺乏足够的信息例如长度去描述一个完整的对象。

 

6.2.5 Types

 

incomplete types (types that describe objects but lack information needed to determine their sizes).

 

C与C++关于不完整类型的语义是一样的。

 

基本上没有什么书介绍过不完整类型，很多人初次遇到这个概念时脑袋会一片空白。事实上我们在实际的工程设计中经常使用不完整类型，只不过不知道有这么个概念而已。前向声明就是一种常用的不完整类型：

 

class base;

 

struct test;

 

base和test只给出了声明，没有给出定义。不完整类型必须通过某种方式补充完整，才能使用它们进行实例化，否则只能用于定义指针或引用，因为此时实例化的是指针或引用本身，不是base或test对象。

 

一个未知长度的数组也属于不完整类型：

 

extern int a[];

 

extern不能去掉，因为数组的长度未知，不能作为定义出现。不完整类型的数组可以通过几种方式补充完整才能使用，大括号形式的初始化就是其中一种方式：

 

int a[] = { 10, 20 };

 

柔性数组成员（flexible array member）也叫伸缩性数组成员，它的出现反映了C程序员对精炼代码的极致追求。这种代码结构产生于对动态结构体的需求。在日常的编程中，有时候需要在结构体中存放一个长度动态的字符串，一般的做法，是在结构体中定义一个指针成员，这个指针成员指向该字符串所在的动态内存空间，例如：

struct test

{

       int a;

       double b;

       char *p;

};

 

p指向字符串。这种方法造成字符串与结构体是分离的，不利于操作，如果把字符串跟结构体直接连在一起，不是更好吗？于是，可以把代码修改为这样：

 

char a[] = “hello world”;

struct test *PntTest = ( struct test* )malloc( sizeof( struct test ) + strlen( a ) + 1 );

strcpy( PntTest + 1, a );

 

这样一来，( char* )( PntTest + 1 )就是字符串“hello world”的地址了。这时候p成了多余的东西，可以去掉。但是，又产生了另外一个问题：老是使用( char* )( PntTest + 1 )不方便。如果能够找出一种方法，既能直接引用该字符串，又不占用结构体的空间，就完美了，符合这种条件的代码结构应该是一个非对象的符号地址，在结构体的尾部放置一个0长度的数组是一个绝妙的解决方案。不过，C/C++标准规定不能定义长度为0的数组，因此，有些编译器就把0长度的数组成员作为自己的非标准扩展，例如：

 

struct test

{

       int a;

       double b;

       char c[0];

};

 

c就叫柔性数组成员，如果把PntTest指向的动态分配内存看作一个整体，c就是一个长度可以动态变化的结构体成员，柔性一词来源于此。c的长度为0，因此它不占用test的空间，同时PntTest->c就是“hello world”的首地址，不需要再使用( char* )( PntTest + 1 )这么丑陋的语法了。

 

鉴于这种代码结构所产生的重要作用，C99甚至把它收入了标准中：

 

6.7.2.1 Structure and union specifiers

 

As a special case, the last element of a structure with more than one named member may have an incomplete array type; this is called a flexible array member.

 

C99使用不完整类型实现柔性数组成员，标准形式是这样的：

 

struct test

{

       int a;

       double b;

       char c[];

};

 

c同样不占用test的空间，只作为一个符号地址存在，而且必须是结构体的最后一个成员。柔性数组成员不仅可以用于字符数组，还可以是元素为其它类型的数组，例如：

 

struct test

{

       int a;

       double b;

       float c[];

};

 

应当尽量使用标准形式，在非C99的场合，可以使用指针方法。有些人使用char a[1]，这是非常不可取的，把这样的a用作柔性数组成员会发生越界行为，虽然C/C++标准并没有规定编译器应当检查越界，但也没有规定不能检查越界，为了一个小小的指针空间而牺牲移植性，是不值得的。

简化版应用场景：有一串不同类型，不同大小的数据需要传输，某通信协议支持x byte的数据包长度，将这一串数据封装成不大于x byte的数据包依次传输，如何设计数据包的封装和解析？



设计数据包：为了方便对端解析，设计数据包有头部和数据两段，头部用结构体的元素表示，需要什么信息则添加一个元素定义，数据段用柔性数组，是为了保证头部和数据段得内存保持连续，如下所示：

[html] view plaincopyprint?

typedef struct node_s {  

    int type;        /* 头部，可根据实际情况添加元素 */  

    int len;         /* 头部，标识数据段已使用的长度 */  

    char value[0];   /* 数据段，柔性数组 */  

} node_t;  

所以，柔性数组实现扩展长度的结构体一句话概括就是：在结构体的最后加上一个长度为零的char数组。



用sizeof(node_t)可以发现，柔性数组是不占内存空间的。







如何添加一段数据到数据包呢？



1，初始化：



[cpp] view plaincopyprint?

#define MAX_INFO_SIZE (x - sizeof(node_t))  

[cpp] view plaincopyprint?

node_t *nodeinfo;  

char *mark;  

node_info = (node_t *)malloc(sizeof(node_t) + MAX_INFO_SIZE);  

if (node_info == NULL) {  

    mem_error();  

}  

[cpp] view plaincopyprint?

memset(node_info, 0, sizeof(node_t) + MAX_INFO_SIZE);  

node_info->type = your_type;  

node_info->len = 0;  

mark = &node_info->value;  





即是：申请一段内存，初始化，将数据段的标志位mark指向value地址，还没有添加数据，所以len为0；



2，添加数据



[cpp] view plaincopyprint?

for (data = x; data < y; data = next(x)) { <span style="white-space:pre">    </span>/* 遍历那串数据，简化版 */  

    len = get_data_len(data);  

    if (node_info->len + len <= MAX_INFO_SIZE) {  

        memcpy(mark, data, len);  

        mark += len;  

        node_info->len += len;  

    } else {  

        send(node_info); <span style="white-space:pre">         </span>/* 调用某协议发送出数据，简化版 */  

  

        memset(node_info, 0, sizeof(node_t) + MAX_INFO_SIZE);  

        node_info->type = your_type;  

        node_info->len = 0;  

        mark = &node_info->value;  

        memcpy(mark, data, len);  

        mark += len;  

        node_info->len += len;   

    }  

}  

send(node_info); <span style="white-space:pre">             </span>/* 发送最后一个数据包 */  





添加数据的操作即是：将数据拷贝到数据段，记录添加的长度，移动标记位以便下次添加。如果数据达到数据包最大值，发送掉这个包，然后继续添加操作。



这样，每个不大于x byte的数据包都填充好了data数据，并且利用通信机制发送到了另一个地方。



那“另一个地方”接收到了这个不大于x byte的数据包，如何从数据包里解析出data数据来呢？



3，解析数据



假设某台机器得到了这个数据包，要查看数据包里每个data的内容，如何解析？



[cpp] view plaincopyprint?

node_t *node_info;  

char *buf;  

int len;  

node_t *node_info;  

get_info(node_info);         /* 让node_info得到了那个不大于x byte的数据包，简化版 */  

for (buf = node_info->value; buf < node_info->value + node_info->len; buf += len) {  

    data = (data_t *)buf;    /* 从数据包里取到了一个data */  

    op(data);                /* 查看数据包，简化版 */  

    len = get_data_len(data);   

}  





以上，利用柔性数组构造一个数据包，并进行封包，发包，解包的操作就完成了！



在实际生产应用中，要对数据包的头部扩展，其他的每一个操作都不会像例子的伪代码那样简单，但原理是一样的。





如果没有用过柔性数组的童鞋，可以思考一下：



为什么最后一个原始是0元素的数组而不是指针呢？假如不是C99怎么办？

c99之 柔性数组成员



时间:2012-09-07 13:18来源:Internet 作者:Internet 点击:次



 

在讲述柔性数组成员之前，首先要介绍一下不完整类型（incomplete type）。不完整类型是这样一种类型，它缺乏足够的信息例如长度去描述一个完整的对象。 6.2.5 Types inco

在讲述柔性数组成员之前，首先要介绍一下不完整类型（incomplete type）。不完整类型是这样一种类型，它缺乏足够的信息例如长度去描述一个完整的对象。



6.2.5 Types



incomplete types (types that describe objects but lack information needed to determine their sizes).



 



C与C++关于不完整类型的语义是一样的。



 



前向声明就是一种常用的不完整类型：



class base;



struct test;



 



base和test只给出了声明，没有给出定义。不完整类型必须通过某种方式补充完整，才能使用它们进行实例化，否则只能用于定义指针或引用，因为此时实例化的是指针或引用本身，不是base或test对象。



 



一个未知长度的数组也属于不完整类型：



extern int a[];



 



extern不能去掉，因为数组的长度未知，不能作为定义出现。不完整类型的数组可以通过几种方式补充完整才能使用，大括号形式的初始化就是其中一种方式：



int a[] = { 10, 20 };



 



柔性数组成员（flexible array member）也叫伸缩性数组成员，它的出现反映了C程序员对精炼代码的极致追求。这种代码结构产生于对动态结构体的需求。在日常的编程中，有时候需要在结构体中存放一个长度动态的字符串，一般的做法，是在结构体中定义一个指针成员，这个指针成员指向该字符串所在的动态内存空间，例如：



 



struct test



{



       int a;



       double b;



       char *p;



};



 



p指向字符串。这种方法造成字符串与结构体是分离的，不利于操作，如果把字符串跟结构体直接连在一起，不是更好吗？于是，可以把代码修改为这样：



 



char a[] = “hello world”;



 



struct test *PntTest = ( struct test* )malloc( sizeof( struct test ) + strlen( a ) + 1 );



strcpy( PntTest + 1, a );



 



这样一来，( char* )( PntTest + 1 )就是字符串“hello world”的地址了(已经忽略p)。这时候p成了多余的东西，可以去掉。但是，又产生了另外一个问题：老是使用( char* )( PntTest + 1 )不方便。如果能够找出一种方法，既能直接引用该字符串，又不占用结构体的空间，就完美了，符合这种条件的代码结构应该是一个非对象的符号地址，在结构体的尾部放置一个0长度的数组是一个绝妙的解决方案。不过，C/C++标准规定不能定义长度为0的数组，因此，有些编译器就把0长度的数组成员作为自己的非标准扩展，例如：



 



struct test



{



       int a;



       double b;



       char c[0];



};



 



c就叫柔性数组成员，如果把PntTest指向的动态分配内存看作一个整体，c就是一个长度可以动态变化的结构体成员，柔性一词来源于此。c的长度为0，因此它不占用test的空间，同时PntTest->c就是“hello world”的首地址，不需要再使用( char* )( PntTest + 1 )这么丑陋的语法了。



 



鉴于这种代码结构所产生的重要作用，C99甚至把它收入了标准中：



6.7.2.1 Structure and union specifiers



 



As a special case, the last element of a structure with more than one named member may have an incomplete array type; this is called a flexible array member.



 



C99使用不完整类型实现柔性数组成员，标准形式是这样的：



 



struct test



{



       int a;



       double b;



       char c[];



};



 



c同样不占用test的空间，只作为一个符号地址存在，而且必须是结构体的最后一个成员。柔性数组成员不仅可以用于字符数组，还可以是元素为其它类型的数组，例如：



 



struct test



 



{



       int a;



       double b;



       float c[];



};



 



应当尽量使用标准形式，在非C99的场合，可以使用指针方法。有些人使用char a[1]，这是非常不可取的，把这样的a用作柔性数组成员会发生越界行为，虽然C/C++标准并没有规定编译器应当检查越界，但也没有规定不能检查越界，为了一个小小的指针空间而牺牲移植性，是不值得的。



 



 



柔性数组到底如何使用呢？看下面例子：



typedef struct st_type



{



int i;



int a[0];



}type_a;



有些编译器会报错无法编译可以改成：



typedef struct st_type



{



int i;



int a[];



}type_a;



这样我们就可以定义一个可变长的结构体，用 sizeof(type_a)得到的只有 4，就是

sizeof(i)=sizeof(int)。那个 0 个元素的数组没有占用空间，而后我们可以进行变长操作了。通

过如下表达式给结构体分配内存：

type_a *p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));这样我们为结构体指针 p 分配了一块内存。用 p->item[n]就能简单地访问可变长元素。

但是这时候我们再用 sizeof（*p）测试结构体的大小，发现仍然为 4。是不是很诡异？我们

不是给这个数组分配了空间么？

别急，先回忆一下我们前面讲过的“模子” 。在定义这个结构体的时候，模子的大小就

已经确定不包含柔性数组的内存大小。柔性数组只是编外人员，不占结构体的编制。只是说

在使用柔性数组时需要把它当作结构体的一个成员，仅此而已。再说白点，柔性数组其实与

结构体没什么关系，只是“挂羊头卖狗肉”而已，算不得结构体的正式成员。

需要说明的是：C89不支持这种东西，C99把它作为一种特例加入了标准。但是，C99

所支持的是 incomplete type，而不是 zero array，形同 int item[0];这种形式是非法的，C99支持的形式是形同 int item[];只不过有些编译器把 int item[0];作为非标准扩展来支持，而且在C99发布之前已经有了这种非标准扩展了，C99发布之后，有些编译器把两者合而为一了。当然，上面既然用 malloc函数分配了内存，肯定就需要用 free函数来释放内存：

free(p);

经过上面的讲解，相信你已经掌握了这个看起来似乎很神秘的东西。不过实在要是没

掌握也无所谓，这个东西实在很少用。



 



 



【柔性数组结构成员



　　C99中，结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组，这就叫做柔性数组成员，但结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。柔性数组成员允许结构中包含一个大小可变的数组。sizeof返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。包含柔性数组成员的结构用malloc ()函数进行内存的动态分配，并且分配的内存应该大于结构的大小，以适应柔性数组的预期大小。】



 



C语言版：



type_a *p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));



C++语言版:



type_a *p = (type_a*)new char[sizeof(type_a)+100*sizeof(int)];



 



而释放同样简单：



C语言版：



free(p);



C++语言版：



delete []p;