C语言中柔性数组的讲解与柔性数组的优势

前言:也许你从来没有听说过柔性数组（flexible array）这个概念，但是它确实是存在的。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。

柔性数组

什么是柔性数组呢？

我们来看代码，看看它是怎么表示的：

typedef struct st_type
{
 int i;
 int a[0];//柔性数组成员
}type_a;

但是在有的编译器是不支持上面这种方式的，在不支持的时候我们可以用下面这种方式来表示柔性数组。

typedef struct st_type
{
 int i;
 int a[];//柔性数组成员
}type_a;

柔性数组的特点

• 结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
• 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。

我们看个例子：

typedef struct st_type
{
	int i;
	int a[0];//柔性数组成员
}type_a;

int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(type_a));//输出的是4
	//sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存
	return 0;
}

运行结果:

柔性数组的使用

我们在来看一组结构体中开辟空间的例子
实例1：

struct S
{
	char c;
	int i;
	int arr[];//柔性数组成员
};
int main()
{
	struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 20);//增容
	if (ps == NULL)
	{
		perror("malloc");//找出开辟空间失败的问题
		return 1;
	}
	ps->c = 'w';
	ps->i = 100;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		ps->arr[i] = i;
	}
	//打印
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("%d ", ps->arr[i]);
	}
	struct S* ptr = (struct S*)realloc(ps, sizeof(struct S) + 40);//再次增容
	if (ptr != NULL)
	{
		ps = ptr;
	}
	else
	{
		perror("realloc");
		return 1;
	}
	free(ps);
	ps = NULL;
	return 0;
}

示例2：

struct S
{
	char c;
	int i;
	int* data;//位置大小的数组 - 柔性数组的成员
};

int main()
{
	struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));//开辟空间
	if (ps == NULL)
	{
		perror("malloc1");
		return 1;
	}
	ps->c = 'w';
	ps->i = 100;
	ps->data = (int*)malloc(20);//给结构体中的指针指向的位置单独在开辟一块空间
	if (ps->data == NULL)
	{
		perror("malloc2");
		return 1;
	}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		ps->data[i] = i;
	}
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		ps->data[i] = i;
	}
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("%d ", ps->data[i]);
	}
	//增容
	int* ptr = (int*)realloc(ps->data, 40);
	if (ptr == NULL)
	{
		perror("realloc");
		return 1;
	}
	else
	{
		ps->data = ptr;
	}
	//增容空间就使用
	free(ps->data);//释放结构体指针开辟的空间
	ps->data = NULL;
	free(ps);//释放结构体开辟的空间
	ps = NULL;
	return 0;
}

俩种方法开辟的空间大小都是一样的，但是这俩种方法开辟空间有什么不同？

代码分析：

我们用俩张图来分析，这俩种方式在开辟空间的时候有什么不同：


第一个好处是：方便内存释放如果我们的代码是在一个给别人用的函数中，你在里面做了二次内存分配，并把整个结构体返回给
用户。用户调用free可以释放结构体，但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以你
不能指望用户来发现这个事。所以，如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存一次性分配好
了，并返回给用户一个结构体指针，用户做一次free就可以把所有的内存也给释放掉。
第二个好处是：这样有利于访问速度，连续的内存有益于提高访问速度，也有益于减少内存碎片。
总之，是否使用柔性数组取决于使用者的需求，使用者觉得哪个更加方便，去使用哪个即可。

好了今天的讲解就到这里了，如果有写的不好的地方也希望各位多多指出。