柔性数组(Flexible Array Members)在C语言中的应用

什么是柔性数组?

在C语言中,柔性数组(Flexible Array Members,FAMs)是C99标凈引入的一种便捷的数据结构,用于声明具有可变大小数组的结构体。柔性数组通常用于当结构体的大小在编译时不确定,但又希望能够连续存储数据时。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:

cpp 复制代码
typedef struct st_type
{
 int i;
 int a[0];//柔性数组成员
}type_a;

有些编译器会报错无法编译改成:

cpp 复制代码
typedef struct st_type
{
 int i;
 int a[];//柔性数组成员
}type_a;

示例

cpp 复制代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// 定义一个包含柔性数组成员的结构体
typedef struct {
    int length;
    double data[];  // 柔性数组成员
} flexible_array_struct;

int main() {
    // 计算基础结构体大小和总大小
    size_t base_size = sizeof(flexible_array_struct);
    int array_length = 5;
    size_t total_size = base_size + sizeof(double) * array_length;

    // 动态分配内存
    flexible_array_struct *flex_array = (flexible_array_struct*)malloc(total_size);
    flex_array->length = array_length;

    // 初始化数组成员
    for(int i = 0; i < array_length; ++i) {
        flex_array->data[i] = i * 1.1;  // 填充数组数据
    }

    // 打印数组内容
    for(int i = 0; i < array_length; ++i) {
        printf("%f ", flex_array->data[i]);
    }

    // 释放内存
    free(flex_array);
    return 0;
}

这段代码首先计算了不包括柔性数组成员的结构体的基础大小base_size,然后指定了柔性数组的期望长度array_length并计算了整个结构体的总大小total_size。使用malloc动态分配了足够的内存来存储结构体和柔性数组成员。初始化柔性数组成员data并填充了一些数据。然后通过循环打印了柔性数组的内容。最后使用free释放了分配给结构体的内存。

柔性数组的特点

  • 结构中的柔性数组成员前面必须有至少有一个其他成员。
  • sizeof返回的这种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:

cpp 复制代码
typedef struct st_type
{
 int i;
 int a[0];//柔性数组成员
}type_a;
printf("%d\n", sizeof(type_a));//输出的是4

柔性数组的优势

代码1

cpp 复制代码
//代码1
int i = 0;
type_a *p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));
//业务处理
p->i = 100;
for(i=0; i<100; i++)
{
    p->a[i] = i;
}
free(p);
// 这样柔性数组成员a相当于获得了100个int类型元素的连续空间。

代码2

cpp 复制代码
//代码2
typedef struct st_type
{
    int i;
    int *p_a;
}type_a;

type_a *p = (type_a *)malloc(sizeof(type_a));
p->i = 100;
p->p_a = (int *)malloc(p->i*sizeof(int));

//业务处理
for(i=0; i<100; i++)
{
    p->p_a[i] = i;
}

//释放空间
free(p->p_a);
p->p_a = NULL;
free(p);
p = NULL;

代码1和2可以完成同样的功能,但代码1有两个好处:

  1. 方便内存释放。如果把结构体的内存以及其成员要的内存一次性分配好,并返回用户一个结构体指针,用户做一次free就可以把所有的内存释放掉。
  2. 有利于访问速度并且减少内存碎片。

注意事项

  • 柔性数组成员没有分配固定的内存,所以在分配结构体内存时必须考虑到数组的大小。
  • 由于柔性数组的长度在编译时是不确定的,因此它们不占用结构体大小的计算。
  • 在动态分配结构体内存时,需要为柔性数组显式分配内存空间。
相关推荐
刘好念19 分钟前
[OpenGL]实现屏幕空间环境光遮蔽(Screen-Space Ambient Occlusion, SSAO)
c++·计算机图形学·opengl·glsl
利刃大大1 小时前
【Linux入门】2w字详解yum、vim、gcc/g++、gdb、makefile以及进度条小程序
linux·c语言·vim·makefile·gdb·gcc
C嘎嘎嵌入式开发2 小时前
什么是僵尸进程
服务器·数据库·c++
我想学LINUX2 小时前
【2024年华为OD机试】 (A卷,100分)- 微服务的集成测试(JavaScript&Java & Python&C/C++)
java·c语言·javascript·python·华为od·微服务·集成测试
雁于飞3 小时前
c语言贪吃蛇(极简版,基本能玩)
c语言·开发语言·笔记·学习·其他·课程设计·大作业
王老师青少年编程6 小时前
gesp(C++五级)(14)洛谷:B4071:[GESP202412 五级] 武器强化
开发语言·c++·算法·gesp·csp·信奥赛
DogDaoDao7 小时前
leetcode 面试经典 150 题:有效的括号
c++·算法·leetcode·面试··stack·有效的括号
一只小bit8 小时前
C++之初识模版
开发语言·c++
王磊鑫8 小时前
C语言小项目——通讯录
c语言·开发语言
CodeClimb9 小时前
【华为OD-E卷 - 第k个排列 100分(python、java、c++、js、c)】
java·javascript·c++·python·华为od