梦开始的地方——C语言柔性数组

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了梦开始的地方——C语言柔性数组相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

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柔性数组

什么是柔性数组?

在C99中,结构体最后一个元素它允许是一个未知大小的数组,这就叫做柔性数组成员

这个概念听起来可能有点不可以思议,但它的确存在。

来看这么一段代码

struct Test

	int num;
	int arr[0];//柔性数组成员
;

上面那个写法有的编译器可能会报错,可以改成以下写法。

struct Test

	int num;
	int arr[];//柔性数组成员
;

这里的arr数组就是一个柔性数组,它没有指定数组的大小,arr[0]这样的写法也非常奇怪。但这种写法只限于结构体的最后一个成员。柔性数组指的是数组的大小是柔性可变的。

柔性数组的使用

来看一段代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct Test

	int num;
	int arr[0];
Test;
int main()

	printf("%d\\n", sizeof(Test));

	return 0;

打印结果

4

计算这个结构体大小,发现这个数组是不占用任何空间的。那么柔性数组到底如何使用呢?

错误写法

struct Test t;//这样创建时错误的

正确的创建方法

Test* t = (Test*)malloc(sizeof(Test) + 10 * sizeof(int));

通过malloc函数给这个结构体和柔性数组开辟了空间,就可以使用这一块空间了

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct Test

	int num;
	int arr[0];
Test;
int main()

	Test* t = (Test*)malloc(sizeof(Test) + 10 * sizeof(int));
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	
		t->arr[i] = 100;
	


	return 0;

此时的内存布局

我们发现通过malloc函数给结构体开辟空间,就可以给柔性数组开辟空间。而这一块空间既然是用malloc函数开辟的,那么它就可以通过realloc函数来调整大小。这不就体现出了柔性数组的作用了吗?

那么使用柔性数组有哪些注意事项呢?

  1. 结构体中的柔性数组成员前面至少要定义一个成员变量

    柔性数组前至少要有一个成员变量,才是合法的。

    typedef struct Test
    
        int num;//前面至少要包含一个成员变量
    	int arr[];
    Test;
    
  2. **sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存 **

    这个前面已经演示过了,sizeof函数计算的结构体大小是不包含柔性数组大小的

  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,分配的内存要大于结构体的大小

    比如下面这个代码,分配了结构体大小在加上40个字节的连续空间,那么柔性数组就能存储10个整形元素。

    sizeof(Test)开辟的空间是给num成员变量使用的,而后面的空间则是在给柔性数组使用的。

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    typedef struct Test
    
        int num;
    	int arr[];
    Test;
    int main()
    
    	Test* t = (Test*)malloc(sizeof(Test) + 10 * sizeof(int));
    	return 0;
    
    

柔性数组的优点

提到动态扩容,不是指针也能做到吗?为什么还要有柔性数组这个玩样呢?

柔性数组动态扩容和指针动态扩容对比

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct S1

	int num;
	int* pArr;//指针
S1;
typedef struct S2

	int num;
	int arr[0];//柔性数组成员
S2;
int main()

	//指针开辟
	S1* ps1 = (S1*)malloc(sizeof(S1));
	ps1->pArr = (int*)malloc(sizeof(int)*10);
	//柔性数组开辟
	S2* ps2 = (S2*)malloc(sizeof(S2) + sizeof(int) * 10);

	//指针扩容
	int* ptr1 = (int*)realloc(ps1->pArr,sizeof(int) * 20);
	if (ptr1 != NULL)
	
		ps1->pArr = ptr1;
		ptr1 = NULL;
	
	//柔性数组扩容
	S2* ptr2 = (S2*)realloc(ps2,sizeof(S2) + sizeof(int) * 20);
	if (ptr2 != NULL)
	
		ps2 = ptr2;
		ptr2 = NULL;
	
	//指针释放
	free(ps1->pArr);
	free(ps1);
	//柔性数组释放
	free(ps2);

	return 0;

指针开辟和柔性数组都能达到同样的效果,那么他们有什么不一样呢?

  1. 方便内存释放,防止内存泄露

    柔性数组只需要一次free就能释放。而使用指针的方式就需要释放两次,假设通过指针的方式的代码是放的一个函数中给别人调用,就可能出现忘记释放指针指向的内存,从而导致内存泄露。

   //需要先释放掉指针的空间
   free(ps1->pArr);
   //再释放结构体
   free(ps1);
  1. 提高内存访问效率,减少内存碎片

    通过柔性数组开辟空间的方式一定是连续的,而通过指针开辟的方式则不一定是连续的。而内存访问连续的空间的效率会更高一点,如果不断的在内存中开辟空间,开辟的内存空间又不连续就会造成大量的内存碎片。导致空间被浪费。

    比如下面的,假设红色的是内存块,那么两个内存块之间的空间比较小,有些人程序想用但太小了,导致无法使用,内存碎片太多就导致了更多内存资源的浪费。但柔性数组开辟的内存空间一定是连续的,所以它可以减少内存碎片的产生。


以上是关于梦开始的地方——C语言柔性数组的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

梦开始的地方—— C语言动态内存管理(malloc+calloc+realloc+free)

浅谈C语言的动态内存开辟

C语言篇 + 内存管理及柔性数组话题

剖析c语言动态内存管理

C语言——动态内存管理经典笔试题+柔性数组

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