【C】柔性数组详解

阿伟@t

发布于 2023-10-10 14:57:31

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发布于 2023-10-10 14:57:31

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柔性数组

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。 例如：

struct
{
	int n;
	float s;
	int arr[];//柔性数组成员//是结构体的成员变量，但是是数组
};
int main()
{

	return 0;
}

有些编译器会报错无法编译可以改成：

struct
{
	int n;
	float s;
	int arr[0];//这里做了改动，柔性数组成员
};
int main()
{

	return 0;
}

1.1 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。

例如：

struct S
{
	int n;//4
	float s;//4 结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
	int arr[];//柔性数组成员
};
int main()
{
	printf("%d\n",sizef(struct S));//输出的结果是8  sizeof返回的结构大小不包括柔性数组的内存
}

1.2 柔性数组的使用

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

struct S
{
	int n;//4
	float s;//4 结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
	int arr[];//柔性数组成员//是结构体的成员变量，但是是数组
};
int main()
{
	//printf("%d\n",sizef(struct S));//8  sizeof返回的结构大小不包括柔性数组的内存
	//struct S s;//不包含arr柔性数组的空间，这时就需要借助malloc来开辟空间

	//为柔性数组arr开辟4个整型元素的连续空间
	struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + sizeof(int) * 4);
	//检查
	if (ps == NULL)
	{
        //……
		return 1;
	}
	//使用
	ps->n = 100;
	ps->s = 5.5f;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 4; i++)
	{
		scanf("%d", &(ps->arr[i]));
	}

	printf("%d %f\n", ps->n, ps->s);

	for (i = 0; i < 4; i++)
	{
		printf("%d", ps->arr[i]);
	}

	//修改柔性数组成员arr的内存空间
	struct S* ptr = (struct S*)realloc(ps, sizeof(struct S) + 5 * sizeof(int));
	if (ptr != NULL)
	{
		ps = ptr;
		ptr = NULL;
	}
	//……使用


	//释放
	free(ps);
	ps = NULL;

运行结果：

1.3 柔性数组的优势

上述的struct结构也可以设计为：

//代码2//结构体包含一个指针，指针指向malloc开辟的空间
struct S
{
	int n;
	float s;
	int* arr;//arr指向的空间malloc，数据都放在堆上以保持和上面代码一致
};
int main()
{
	struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));
	if (ps == NULL)
		return 1;

	ps->n = 100;
	ps->s = 5.5f;

	int* ptr = (int*)malloc(4 * sizeof(int));
	if (ptr == NULL)
	{
		return 1;
	}
	else
	{
		ps->arr = ptr;
	}

	//使用

	int i = 0;
	for (i = 0; i < 4; i++)
	{
		scanf("%d", &(ps->arr[i]));
	}

	//调整空间
	 //……relloc
	 //打印
	printf("%d\n", ps->n);
	printf("%f\n", ps->s);
	for (i = 0; i < 4; i++)
	{
		printf("%d ", ps->arr[i]);
	}

	//释放
	free(ps->arr);
	ps->arr = NULL;
	free(ps);
	ps = NULL;
	return 0;
}

上述代码1和代码2可以实现同样的功能，但是方法1的实现有两个好处：

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。