【C 语言内功修炼】柔性数组的奥秘

2022 年 10 月 09 日
四川
本文字数：1893 字
阅读完需：约 6 分钟

1. 柔性数组的定义

也许你从来没有听说过 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：

struct S1{  int n;  int arr[0]; // 柔性数组成员};

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上面这种写法，有些编译器会报错无法编译；

可以改成：

struct S2{  int n;  int arr[]; // 柔性数组成员};

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2. 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。

📝 代码示例

#include <stdio.h>
struct S2{  int n;  int arr[]; };
int main(){  printf("%d\n", sizeof(struct S1));  return 0;}

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🌟 运行结果

可以看到使用 sizeof 求结构体的大小，是不包括 柔性数组的内存；

3. 柔性数组的使用

假设对包含柔性数组的结构体来开辟空间

📝 代码示例

#include <stdio.h>
struct S2{  int n;  int arr[]; };
int main(){  struct S2* ps = (struct S2*)malloc(sizeof(struct S2) + 40);
  return 0;}

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sizeof(struct S2) 开辟了 4 个字节，是给 n 的；后面的 40 是给 arr 开辟的；

现在我们来使用开辟的这 44 Byte 的空间

struct S2{  int n;  int arr[]; };
int main(){  struct S2* ps = (struct S2*)malloc(sizeof(struct S2) + 40);
  // 使用n  ps->n = 100;  // 打印n  printf("%d\n", ps->n);
  // 使用arr  for (int i = 0; i < 10; ++i) {    ps->arr[i] = i;  }  // 打印arr  for (int i = 0; i < 10; ++i) {    printf("%d ", ps->arr[i]);  }
  // 释放  free(ps);  ps = NULL;  return 0;}

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🌟 运行结果

假设这块儿空间不够的话，还可以用 realloc 进行增容👇

#include <stdio.h>
int main(){  struct S2* ps = (struct S2*)malloc(sizeof(struct S2) + 40);
  // 使用n  ps->n = 100;  // 打印n  printf("%d\n", ps->n);
  // 使用arr  for (int i = 0; i < 10; ++i) {    ps->arr[i] = i;  }  // 打印arr  for (int i = 0; i < 10; ++i) {    printf("%d ", ps->arr[i]);  }
  // 增容  struct S2* ptr = (struct S2*)realloc(ps, sizeof(struct S2) + 80);  if (NULL == ptr) {    return 0;  }  else {    ps = ptr;  }
  // 释放  free(ps);  ps = NULL;  return 0;}

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现在就能理解：结构体的最后一位成员能进行变长或变短的可能性

4. 柔性数组的优势

这时候，有人可能会想到：我在结构体定义一个指针，对指针指向的空间进行动态开辟不就完事了吗？

📝 代码示例

#include <stdio.h>
int main(){  struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));
  ps->n = 100;  ps->arr = (int*)malloc(40);
  // 使用...
  // 增容...
  // 释放arr  free(ps->arr);  ps->arr = NULL;
  // 释放ps  free(ps);  ps = NULL;
  return 0;}