柔性数组使用详解

柔型数组详解

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柔型数组的概念

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(flexible array)成员(也叫伸缩性数组成员)。

在日常编程中，有时需要在结构体中存放一个长度是动态的字符串(也可能是其他数据类型)，一般的做法，实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。这种方法的最大缺点是导致结构体成员地址不连续，导致内存碎片化。在通常情况下，如果想要高效的利用内存，那么在结构体内部定义静态的数组是非常浪费的行为。其实柔性数组的想法和动态数组的想法是一样的。

不使用柔性数组案例

#include 
#include 
#include 

#define BUF_LEN     5

typedef struct 
{   
    char    len; 
    char    *para_buf;
}para_struct;

int main(void)
{
    int i=0;
    para_struct *para;

    para = (para_struct *)malloc(sizeof(para_struct)+BUF_LEN*sizeof(char));  
    printf("sizeof(char) = %d\r\n",sizeof(char));
    printf("sizeof(char*) = %d\r\n",sizeof(char*));
    printf("sizeof(para_struct) = %d\r\n",sizeof(para_struct));
    printf("para struct addr = %p\r\n",para);
    printf("para len    addr = %p\r\n",&para->len);
    printf("para buf1   addr = %p\r\n",para->para_buf);

    para->para_buf = (char *)(para+1);  /* 将 wait_malloc_para 指针指向后面申请的 256 字节空间 */
    memset((char *)(para+1),0x55,BUF_LEN);
    printf("para buf2   addr = %p\r\n",para->para_buf);

    for(i=0;i<BUF_LEN;i++)
    printf("para buf[%d] = %#x\r\n",i,para->para_buf[i]);
        
    free(para);
    return 0;
}

运行结果：

运行结果分析：

• 结构体 para_struct 中 len 占1字节，para_buf 指针占4字节，但 sizeof(para_struct) = 8，因为结构体的字节对齐所导致。
• malloc 分配的第一段 para_struct 空间中的 para_buf 此时的 para_buf 还是个野指针，并没有指向任何数据。
• para->para_buf = (char *)(para+1); 中 para+1 的意义是让其跳过 mallloc 分配的第一段para_struct 地址，让 para_buf 直接指向后面为其开辟的 BUF_LEN 字节空间，即para_buf 也需要另外分配指向
• 可以看出，这种方法得到的 para_buf 和 len 其实地址并不是连续的，增加了内存的碎片化。

使用柔性数组案例

#include 
#include 
#include 

#define BUF_LEN     5

typedef struct 
{   
    char    len; 
    char    para_buf[0];
}para_struct;

int main(void)
{
    int i=0;
    para_struct *para;

    para = (para_struct *)malloc(sizeof(para_struct)+BUF_LEN*sizeof(char));  
    printf("sizeof(para_struct) = %d\r\n",sizeof(para_struct));
    printf("para struct addr = %p\r\n",para);
    printf("para len    addr = %p\r\n",&para->len);
    printf("para buf    addr = %p\r\n",para->para_buf);
    memset(para->para_buf,0x55,BUF_LEN);

    for(i=0;i<BUF_LEN;i++)
    printf("para buf[%d] = %#x\r\n",i,para->para_buf[i]);
        
    free(para);
    return 0;
}

运行结果：

运行结果分析:

• para_struct 结构体仅占 1 个字节，因数组下标为 0，不占空间。
• 且 para_buf 不需要额外分配空间，结构体成员地址连续。

使用注意事项

• 结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
• 结构体中最后一个数组长度为零，有些编译器会报错无法编译，可以改成 char data[1]，或则 char data[]。
• 总之，结构体最后使用 0 或 1 的长度数组的原因，主要是为了方便的管理内存缓冲区，当使用指针时候（使用方法一时），不能分配一段连续的的内存，会增加内存的碎片化。