C语言柔性数组

柔性数组的概念

柔性数组(flexible array member)也叫伸缩性数组成员，这种结构产生与对动态结构体的去求。在平常编程中，有时须要在结构体中存放一个长度是动态的字符串(也多是其余数据类型)，通常的作法，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。

在一般状况下，若是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很是浪费的行为。其实柔性数组的想法和动态数组的想法是同样的。

柔性数组用来在结构体中存放一个长度动态的字符串。

普通的方式

其实不用柔性数组咱们同样能够作到：在结构体中定义一个方法，在方法中动态地将指针指向动态数组

#include <string.h> #include <stdlib.h> typedef struct Test { int a; char *p; } Test; int main() { char *str = (char *)malloc(sizeof(char) * 10); strcpy(str, "hello"); Test *t = (Test *)malloc(sizeof(Test)); t->p = str; printf("%s\n", (t->p)); printf("Address:\n"); printf("t\t %p\n", t); printf("t.a\t %p\n", &(t->a)); printf("t.p\t %p\n", (t->p)); free(t); free(t->p);    //还须要显式的释放p所指的内存
    return 0; }

运行结果：

上面的代码的确是能够完成咱们想要的结果。咱们看了一下指针p和数组的起始地址。咱们能够看到动态数组的内存块和字符串的内存是两块不同的内存。

可是，咱们在释放空间时，须要显式地释放指针p引用的内存空间，否则会出现内存泄露的状况。

使用柔性数组的方式

从C99开始便支持了不完整类型实现柔性数组成员。为何使用不完整类型呢？

int a[] = {10};

看到这个声明语句，咱们发现a[]其实就是个数组记号，不完整类型，因为赋值语句，因此在编译时便肯定了数组的大小，是一个完整的数组类型。
在结构体中便利用不完整类型在运行对动态的数组进行指明。

C99标准的定义以下

struct Test{ int a; char p[]; // 不仅是char类型，其余类型一样也是能够
}

因为声明内存连续性的关系，柔性数组成员必须定义在结构体的最后一个，而且不能是惟一的成员。
咱们再来看一看整个结构体(包含数组内存的分布状况)

#include <string.h> #include <stdlib.h> typedef struct Test { int a; char p[]; } Test; int main() { Test *t=(Test*)malloc(sizeof(Test)+sizeof(char)*(10+1)); strcpy(t->p,"hello"); printf("%s\n", (t->p)); printf("Address:\n"); printf("t\t %p\n", t); printf("t.a\t %p\n", &(t->a)); printf("t.p\t %p\n", (t->p)); free(t);    //只须要释放一次内存
    return 0; }

再运行结果：

由运行结果就能够看出，整个结构体是连续的，而且释放结构体的方式也很是简单直接对结构体指针进行释放。

【注】因为这个是C99的标准，在ISO C和C++的规格说明书中是不容许的。在vs下使用0长度的数组可能会获得一个警告。
然而gcc， clang++预先支持了C99的玩法，因此在Linux下编译无警告

进一步认识柔性数组

现有一个程序

#include<stdio.h> typedef struct _SoftArray{ int len; int array[]; }SoftArray; int main() { int len = 10; printf("The struct's size is %d\n",sizeof(SoftArray)); }

运行结果：

咱们能够看出，_SoftArray结构体的大小是4，显然，在32位操做系统下一个int型变量大小恰好为4，也就说结构体中的数组没有占用内存。为何会没有占用内存，咱们平时用数组时不时都要明确指明数组大小的吗？但这里却能够编译经过呢？这就是咱们常说的动态数组，也就是柔性数组。

先不要乱，让咱们再看一段代码

#include <stdio.h> #include <malloc.h> typedef struct _SoftArray { int len; int array[]; } SoftArray; int main() { int len = 10; SoftArray *p = (SoftArray *)malloc(sizeof(SoftArray) + sizeof(int) * len); printf("After the malloc function the struct's size is %d\n",sizeof(SoftArray)); return 0; }

运行结果：

是否是有点奇怪，为何申请了内存后结构体大小仍是4呢？

缘由是：动态申请的内存只是申请给数组拓展所用，从上个程序咱们能够看出结构体的大小在建立时已经肯定了，array明确来讲不算是结构体成员，只是挂羊头卖狗肉而已。

下面咱们来看看关于柔性数组的资料：

一、什么是柔性数组？

柔性数组既数组大小待定的数组， C语言中结构体的最后一个元素能够是大小未知的数组，也就是所谓的0长度，因此咱们能够用结构体来建立柔性数组。

二、柔性数组有什么用途 ？

它的主要用途是为了知足须要变长度的结构体，为了解决使用数组时内存的冗余和数组的越界问题。

三、用法：在一个结构体的最后 ，申明一个长度为空的数组，就可使得这个结构体是可变长的。对于编译器来讲，此时长度为0的数组并不占用空间，由于数组名

自己不占空间，它只是一个偏移量， 数组名这个符号自己代 表了一个不可修改的地址常量 （注意：数组名永远都不会是指针！ ），但对于这个数组的大小，咱们能够进行动态分配,对于编译器而言，数组名仅仅是一个符号，它不会占用任何空间，它在结构体中，只是表明了一个偏移量，表明一个不可修改的地址常量！

对于柔性数组的这个特色，很容易构造出变成结构体，如缓冲区，数据包等等：

typedef struct _SoftArray { Int len; int array[]; }SoftArray;

柔性数组用途

    这样的变长数组经常使用于网络通讯中构造不定长数据包，不会浪费空间浪费网络流量，好比我要发送1024字节的数据，若是用定长包，假设定长包的长度为2048，就会浪费1024个字节的空间，也会形成没必要要的流量浪费。

    其实柔性数组成员在实现跳跃表时有它特别的用法，在Redis的SDS数据结构中和跳跃表的实现上，也使用柔性数组成员。