【C语言】深入理解柔性数组:特点、使用与优势分析

C语言学习

柔性数组
友情链接:C语言专栏


文章目录


前言:

在有结构体和动态内存分配的知识后,今天咱们来说说柔性数组吧!!!


柔性数组

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:

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

有些编译器会报错⽆法编译可以改成:

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

一、柔性数组的特点

  1. 结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
  2. sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
  3. 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。

示例:

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

输出:

二、柔性数组的使用

c 复制代码
//代码1
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
struct S
{
	int i;
	int a[];//柔性数组成员
};
int main()
{
	struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 5 * sizeof(int));//动态开辟内存:4+20个字节
	//4个字节为i,20个字节为数组
	if (ps == NULL)//判断是否开辟成功
	{
		perror("malloc failed");
		exit(EXIT_FAILURE);  
	}
	//使用:
	ps->i = 100;
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		ps->a[i] = i;
	}
	//增加空间realloc
	struct S* tmp = (struct S*)realloc(ps, sizeof(struct S) + 10 * sizeof(int)); //给数组增加20个字节(5个元素)
	if (tmp == NULL)//判断是否开辟成功
	{
		perror("malloc failed");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	ps = tmp;//继续由ps管理这块内存;
	tmp = NULL;
	//使用
	//......

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

三、柔性数组的优势

上述的结构也可以设计为别的结构,也能完成同样的效果。

c 复制代码
//代码2
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
struct S
{
	int i;
	int* a;//通过指针指向一块空间,实现与柔性数组相同的效果
};
int main()
{
	struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));//动态开辟内存一个struct S大小的空间
	if (ps == NULL)//判断是否开辟成功
	{
		perror("malloc failed");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	ps->i = 100;
	ps->a = (int*)malloc(5 * sizeof(int)); //动态开辟内存5个int大小的空间,并将起始地址给a
	if (ps->a == NULL)//判断是否开辟成功
	{
		perror("malloc failed");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	//使用
	for (int i = 0; i < 5; i++)
	{
		ps->a[i] = i;
	}
	//增加空间realloc
	int* tmp = (int*)realloc(ps->a, sizeof(10 * sizeof(int)));//给ps->a指向的空间增加20个字节(5个元素)
	if (tmp == NULL)//判断是否开辟成功
	{
		perror("malloc failed");
		exit(EXIT_FAILURE);
	}
	ps->a  = tmp;
	tmp = NULL;
	//使用
	//......

	//释放
	//注意先后顺序
	free(ps->a );
	ps->a  = NULL;
	free(ps);
	ps = NULL;
	return 0;
}

上述代码1和代码2可以完成同样的功能,但是代码1的实现有两个好处:
第一个好处是:方便内存释放

咱们上面发现,代码2我们会释放两次内存。有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。

第二个好处是:这样有利于访问速度

连续的内存有益于提高访问速度,也有益于减少内存碎片。图示:


总结

柔性数组是C99标准引入的重要特性,它允许在结构体的末尾定义一个长度可变的数组。通过结合动态内存管理,柔性数组能够高效地处理不确定大小的数据集合,是C程序员进阶必备技能之一。

附录

上文链接

《动态内存分配避坑指南:六大易错点解析与经典笔试题实战》

专栏

C语言专栏

相关推荐
闭着眼睛学算法12 分钟前
【华为OD机考正在更新】2025年双机位A卷真题【完全原创题解 | 详细考点分类 | 不断更新题目 | 六种主流语言Py+Java+Cpp+C+Js+Go】
java·c语言·javascript·c++·python·算法·华为od
麦麦在写代码1 小时前
动态内存管理 干货2
c语言
say_fall1 小时前
C语言底层学习(2.指针与数组的关系与应用)(超详细)
c语言·开发语言·学习
祐言QAQ2 小时前
(超详细,于25年更新版) VMware 虚拟机安装以及Linux系统—CentOS 7 部署教程
linux·运维·服务器·c语言·物联网·计算机网络·centos
Ziyoung2 小时前
【探究】C语言-类型转换问题
c语言
JasmineX-14 小时前
数据结构——静态链表(c语言笔记)
c语言·数据结构·链表
学不动CV了6 小时前
ARM单片机中断及中断优先级管理详解
c语言·arm开发·stm32·单片机·嵌入式硬件·51单片机
番茄大杀手6 小时前
C/C++柔性数组
c语言·柔性数组
冉佳驹7 小时前
C语言 ——— 操作符
c语言·操作符·隐式类型转换·原、反、补码·左移右移操作符·结构成员访问操作符·按位操作符
l1t7 小时前
测试duckdb的C插件模板的编译加工和加载
c语言·开发语言·数据库·插件·duckdb