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【C语言】柔性数组（打开前所未见的大门）

news 来源：原创 2024/9/22 5:39:18

文章目录

前言
柔性数组
- 1.1 概念
- 1.2 柔性数组的特点
- 1.3 柔性数组的使用
- 1.4 柔性数组的优势
总结

前言

说到柔性数组，相信有很多学过C语言的读者都不知道这是个什么东西。不过没有关系，相信本章能够带你从到认识到掌握柔性数组，做一个充满知识的man/woman。

在此处，我先透露一下，本次的知识点需要结合结构体和动态内存开辟的知识点。如果对这两个知识点不是很熟悉的读者，可以翻阅我之前写过的文章。

那么话不多说，就让我们开启柔性数组的学习之旅吧！！！🎶🎶🎶

柔性数组

也许你从来没有听过柔性数组这个概念，但是它确实是真实存在的。

1.1 概念

在C99中，结构体中最后一个成员允许使用未知大小的数组，这个就叫做柔性数组成员。
例如：

struct st_type
{int i;int arr[0];//柔性数组成员
};

上述代码可能有的编译器会报错导致程序无法正常执行，可以改成以下代码：

struct st_type
{int i;int arr[];//柔性数组成员
};

看到这里，你心中可能会用这样一个疑问：柔性数组有什么优势或者特点呢？值得我去学习。那么，接下来我们就来聊一聊柔性数组的特点。

1.2 柔性数组的特点

结构体中柔性数组成员前面至少有一个其他成员
sizeof返回这种结构体的大小时，是不包含柔性数组的大小
包含柔性数组成员的结构体用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体的大小，以适应柔性数组的预期大小

这里解释一下特点1和特点2：
根据柔性数组的定义，你会发现它的数组元素个数竟然是0，放到正常的场景下这是不可能的，这也就从侧面说明了没有人知道它真实的大小（当然，这是建立在程序员还未决定柔性数组成员的大小的条件下）。那竟然不知道它真实的大小，如果整个结构体有且仅有这么一个成员的话，那么连同这个结构体大小也是未知的了，故此我们做出了一种方案：在一个包含着柔性数组的结构体中，其前面必须至少得存在一个算得出来大小的成员。这样我们就在忽略柔性数组大小前提下，可以得出该结构体大小。另外sizeof在计算这种结构体时，不包含柔性数组成员的大小也是出于这方面的考虑。

例子：

#include<stdio.h>
struct test
{char c;int arr[];//柔性数组成员，其前面有一个已知大小的成员
};int main()
{printf("%zd\n",sizeof(struct test));//这里输出的是1return 0;
}

1.3 柔性数组的使用

代码1：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct st_type
{int i;int arr[];
}type_a;int main()
{//因为我们需要对柔性数组成员的大小进行提前设定type* pa = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));if(pa == NULL){perror("malloc");return 1;}//业务处理pa->i = 100;for(int i = 0; i<100; i++){pa->arr[i] = i + 1;}free(pa);pa = NULL;return 0;
}

这样柔性数组成员arr，相当于获得了100个整型元素的连续空间。

相信看到这里的读者，已经感受到了柔性数组的魅力了。其能够克服普通数组无法改变其自身大小的缺点，能灵活变化自身元素的个数。

1.4 柔性数组的优势

可能有的读者突发奇想，你这个功能我不用柔性数组也能实现啊。
代码展示：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>typedef struct st_type
{int i;int* arr;
}type_a;int main()
{type_a* pa = (type_a*)malloc(sizeof(type_a));pa->i = 100;pa->arr = (int*)malloc(sizeof(int)*(p->i));//业务处理for(int i = 0; i < pa->i; i++){pa->arr[i] = i + 1;}//释放空间free(pa->arr);	free(pa);pa->arr = NULL;pa = NULL;return 0;
}

上述代码可以同样完成任务，但是第一种写法有两种好处：

第一个好处是：方便内存释放

如果我们代码是在一个给别人用的函数中，你在里面做了两次内存分配，并把整个结构体返回给用户。用户调用free可以释放结构体的内存，但是用户并不知道这个结构体内成员也需要进行free，所以你不能指望用户来发现这件事。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的话，并返回给用户一个指针，用户就可以根据这个给指针正确的找到并且使用动态开辟的空间，之后再只需使用一次free就可以把所有的内存给释放掉了。

第二个好处是：有利于内存的访问速度

连续的内存有益于访问速度的提升，也有利于减少内存碎片。（其实，我个人感觉也没有提升多少，反正你跑不了要用做偏移量做加法来寻址）