gcc 0长数组学习

首先，咱们要知道，0长度的数组在ISO C和C++的规格说明书中是不容许的。这也就是为何在VC++2012下编译你会获得一个警告：“warning C4200: 使用了非标准扩展 : 结构/联合中的零大小数组”。

那么为何gcc能够经过而连一个警告都没有？那是由于gcc 为了预先支持C99的这种玩法，因此，让“零长度数组”这种玩法合法了。关于GCC对于这个事的文档在这里：“Arrays of Length Zero”，文档中给了一个例子（我改了一下，改为能够运行的了）：

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
 
struct line {
   int length;
   char contents[0]; // C99的玩法是：char contents[]; 没有指定数组长度
};
 
int main(){
    int this_length=10;
    struct line *thisline = (struct line *)
                     malloc (sizeof (struct line) + this_length);
    thisline->length = this_length;
    memset(thisline->contents, 'a', this_length);
    return 0;
}

 

上面这段代码的意思是：我想分配一个不定长的数组，因而我有一个结构体，其中有两个成员，一个是length，表明数组的长度，一个是contents，代码数组的内容。后面代码里的 this_length（长度是10）表明是我想分配的数据的长度。（这看上去是否是像一个C++的类？）这种玩法英文叫：Flexible Array，中文翻译叫：柔性数组。

咱们来用gdb看一下：

(gdb) p thisline
$1 = (struct line *) 0x601010
 
(gdb) p *thisline
$2 = {length = 10, contents = 0x601010 "\n"}
 
(gdb) p thisline->contents
$3 = 0x601014 "aaaaaaaaaa"

 

咱们能够看到：在输出*thisline时，咱们发现其中的成员变量contents的地址竟然和thisline是同样的（偏移量为0×0??!!）。可是当咱们输出thisline->contents的时候，你又发现contents的地址是被offset了0×4了的，内容也变成了10个‘a’。（我以为这是一个GDB的bug，VC++的调试器就能很好的显示）

咱们继续，若是你sizeof(char[0])或是 sizeof(int[0]) 之类的零长度数组，你会发现sizeof返回了0，这就是说，零长度的数组是存在于结构体内的，可是不占结构体的size。你能够简单的理解为一个没有内容的占位标识，直到咱们给结构体分配了内存，这个占位标识才变成了一个有长度的数组。

看到这里，你会说，为何要这样搞啊，把contents声明成一个指针，而后为它再分配一下内存不行么？就像下面同样。

struct line {
   int length;
   char *contents;
};
 
int main(){
    int this_length=10;
    struct line *thisline = (struct line *)malloc (sizeof (struct line));
    thisline->contents = (char*) malloc( sizeof(char) * this_length );
    thisline->length = this_length;
    memset(thisline->contents, 'a', this_length);
    return 0;
}

 

这不同清楚吗？并且也没什么怪异难懂的东西。是的，这也是广泛的编程方式，代码是很清晰，也让人很容易理解。即然这样，那为何要搞一个零长度的数组？有毛意义？！

这个事情出来的缘由是——咱们想给一个结构体内的数据分配一个连续的内存！这样作的意义有两个好处：

第一个意义是，方便内存释放。若是咱们的代码是在一个给别人用的函数中，你在里面作了二次内存分配，并把整个结构体返回给用户。用户调用free能够释放结构体，可是用户并不知道这个结构体内的成员也须要free，因此你不能期望用户来发现这个事。因此，若是咱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，用户作一次free就能够把全部的内存也给释放掉。（读到这里，你必定会以为C++的封闭中的析构函数会让这事容易和干净不少）

第二个缘由是，这样有利于访问速度。连续的内存有益于提升访问速度，也有益于减小内存碎片。（其实，我我的以为也没多高了，反正你跑不了要用作偏移量的加法来寻址）

咱们来看看是怎么个连续的，用gdb的x命令来查看：(咱们知道，用struct line {}中的那个char contents[]不占用结构体的内存，因此，struct line就只有一个int成员，4个字节，而咱们还要为contents[]分配10个字节长度，因此，一共是14个字节)

(gdb) x /14b thisline
0x601010:       10      0       0       0       97      97      97      97
0x601018:       97      97      97      97      97      97

 

从上面的内存布局咱们能够看到，前4个字节是 int length，后10个字节就是char contents[]。

若是用指针的话，会变成这个样子：

(gdb) x /16b thisline
0x601010:       1       0       0       0       0       0       0       0
0x601018:       32      16      96      0       0       0       0       0
(gdb) x /10b this->contents
0x601020:       97      97      97      97      97      97      97      97
0x601028:       97      97

 

上面一共输出了四行内存，其中，

• 第一行前四个字节是 int length，第一行的后四个字节是对齐。
• 第二行是char* contents，64位系统指针8个长度，他的值是0×20 0×10 0×60 也就是0×601020。
• 第三行和第四行是char* contents指向的内容。

从这里，咱们看到，其中的差异——数组的原地就是内容，而指针的那里保存的是内容的地址。

 

注：该文转自酷客，选取了其中的关于0长数组的部分，之前0长数组也见过，可是为何要用呢，有什么好处呢，经过该文应该有一个了解！