柔性数组成员 flexible array member与变长数组variable length array

xiaoxiao2025-04-06  19

参考自1

柔性数组成员

在介绍柔性数组成员之前,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。 incomplete types (types that describe objects but lack information needed to determine their sizes).

例如前向声明就是一种不完整类型。 struct test; 这里只是给出了结构体的声明,没有定义。这种用法只能用于定义指针或者引用,因为此时实例化的是指针或引用本身,不是test对象。如果需要实例化一个结构体,就必须通过其他方式补充完整这个不完整类型。

接下来正式开始柔性数组成员的介绍,这种代码结构产生于对动态结构体的需求,它的出现反映了C程序员对精炼代码的极致追求。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成员,一般的做法,是在结构体中定义一个指针成员,这个指针成员指向一个动态内存空间,例如:

struct { int a; int *data; }

这种方法的缺点是实际数据和结构体分离,不方便直接操作,并且指针占用了空间,能否让数据和结构体放在一起呢?

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 foo { int a; int data[0]; }

上述结构体中的最后一个成员data就是一个柔性数组成员。data[0]的长度为0,不占用foo的空间,同时foo.data指向的就是data数组的首地址。分配给foo的内存长度通常会在初始化结构体的时候指定,所以成员data[]的长度可以伸缩。

C99标准

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,形式如下,应当尽量使用标准形式:

struct foo { int a; int data[]; }

data[]同样不占用foo的空间,只作为一个符号地址存在。柔性数组成员前面必须至少一个其他成员,且必须是结构体的最后一个成员。柔性数组成员允许结构中包含一个大小可变的数组。

如何使用

以foo为例

struct foo { int a; int data[]; }

sizeof(foo)得到4,data[]并不占用foo的空间。sizeof返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。之后可以给结构体分配内存,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 struct foo *p = (struct foo *)malloc(sizeof(struct foo) + 666 * sizeof(int)); free(p); //C++ struct foo *p = (struct foo *)new char[sizeof(struct foo) + 666 * sizeof(int)]; delete []p;

如此一来,我们为结构体指针p分配了一块内存,其中data[]的长度是666个int型数组。 使用p->data[n]就能访问到相应的元素了。 如果此时使用sizeof(foo)获取结构体的大小,仍然是4。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。

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);

变长数组

C语言中,直到C99标准出现之前,声明数组时在方括号内只能使用整数常量表达式。而C99做了很大改进,允许数组的[ ]中的值是整形变量或是整形表达式。这就解释了下面的情况:

int n; scanf ("%d", &n); int array[n];

虽然n确实是需要运行时动态确定的变量,但是在C99中,以这种变量作为数组大小的形式已经是允许的了。这样的数组就被称之为“变长数组”。变长数组一旦被声明,其大小就会保持不变直到生命期结束。就算之后n被重新赋值也不会再影响数组的长度。

注意:变长数组是指用整型变量或表达式声明或定义的数组,而不是说数组的长度会随时变化,变长数组在其生存期内的长度同样是固定的。


https://blog.csdn.net/sunlylorn/article/details/7544301 ↩︎

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