详解柔性数组

目录

一、什么是柔性数组

二、 计算包含柔性数组成员的结构体的大小

三、柔性数组的使用

四、柔性数组的优点

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一、什么是柔性数组

柔性数组（Flexible Array）是 C99 引入的一个新特性，即结构体的最后一个成员可以是一个未指明长度的数组类型，并且要求这样的结构体至少包含一个其他类型的成员。

例如：

struct str
{
    int len;
    char arr[0];  // 如果编译器报错，则改成 char arr[];
};

紧接着产生的问题就是 sizeof(struct str) 是多少？

二、 计算包含柔性数组成员的结构体的大小

sizeof 操作符作用于这样的结构体，返回的是柔性数组成员的偏移量。柔性数组存在于结构体内，但是不占结构体的大小。

所以 sizeof(struct str) == 4。

例如：

#include 

struct S
{
	char c;
	int arr[];
};

int main()
{
	printf("%zd\n", sizeof(struct S));  // 4
	return 0;
}

三、柔性数组的使用

在堆上给这样的结构体分配内存，并且分配的内存应该大于结构体的大小，以适应柔性数组的预期大小。

例如：

#include 
#include 

struct str
{
	int len;
	char arr[];
};

int main()
{
	struct str* ps = (struct str*)malloc(sizeof(struct str) + 10 * sizeof(char));
	if (NULL == ps)
	{
		perror("malloc failed");
		return 1;
	}
	ps->len = 10;
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		ps->arr[i] = 'a' + rand() % 26;
		printf("%c", ps->arr[i]);
	}
	free(ps);
	ps = NULL;
	return 0;
}

访问结构体的成员其实就是加成员的偏移量。

四、柔性数组的优点

上面的程序还可以通过下面的方式实现：

#include 
#include 

struct str
{
	int len;
	char* arr;
};

int main()
{
	struct str* ps = (struct str*)malloc(sizeof(struct str));
	if (NULL == ps)
	{
		perror("malloc ps failed");
		return 1;
	}
	ps->len = 10;
	ps->arr = (char*)malloc(10 * sizeof(char));
	if (NULL == ps->arr)
	{
		perror("malloc ps->arr failed");
		return 1;
	}
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		ps->arr[i] = 'a' + rand() % 26;
		printf("%c", ps->arr[i]);
	}
	// 注意释放的顺序
	free(ps->arr);
	ps->arr = NULL;
	free(ps);
	ps = NULL;
	return 0;
}

两个程序可以完成同样的功能，但是之前的程序有两个优点：

1. 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。

2. 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。