C语言稀有关键词:柔性数组

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可能很多人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,结构体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:

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

有的编译器数组元素个数可以是0,有的会报错无法编译,可以改成下面这样:

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

柔性数组特点

• 结构中的柔性数组成员前面必须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。

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

柔性数组的使用

c 复制代码
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct st_type
{
 int i;
 int a[0];//柔性数组成员
}type_a;
int main()
{
 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);
 p=NULL;
 return 0;
}

这样柔性数组成员a,相当于获得了100个整型元素的连续空间。

柔性数组的优势

上述的 type_a 结构也可以设计为下面的结构,也能完成同样的效果。

c 复制代码
//代码2
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct st_type
{
 int i;
 int *p_a;
}type_a;
int main()
{
 type_a *p = (type_a *)malloc(sizeof(type_a));
 p->i = 100;//给i赋值
 p->p_a = (int *)malloc(p->i*sizeof(int));//开辟数组空间,i个int大小的空间
 
 //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;
 return 0;
}

上述代码1和代码2可以完成同样的功能,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,做⼀次free就可以把所有的内存也给释放掉。

第⼆个好处是:这样有利于访问速度

方法2结构体成员的内存空间与柔性数组的空间是两次申请的,这意味着他们的空间不一定是连续的,既然不是连续的,那就会出现空间碎片,会浪费我们的空间。

连续的内存有益于提高访问速度,这个涉及到运行缓存的问题,感兴趣的可以自己再去了解一下,也有益于减少内存碎片。(其实,我个人觉得也没多高了,反正你避免不了要用做偏移量的加法来寻址)


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