使struct对象拥有可变大小的数组

Posted 2022-12-09 xiongping_

结构体中最后一个元素是长度为0的数组

在Linux源代码中，有很多的结构体最后都定义了一个元素个数为0个的数组，如/usr/include/linux/if_pppox.h中有这样一个结构体： 
struct pppoe_tag  
    __u16 tag_type; 
    __u16 tag_len; 
    char tag_data[0]; 
__attribute ((packed));

又如在asterisk的源码中的Pbx.c： 
struct  ast_ignorepat    
    const  char  *registrar;  
    struct  ast_ignorepat  *next;  
    char  pattern[0];  
;   
  
结构体最后的长度为0的数组是GCC中广泛使用技巧，常用来构成可变长缓冲区。 
在创建时，malloc一段结构体大小加上可变长数据长度的空间给它：malloc（sizeof(struct  pppoe_tag）＋  buff_len）,可变长部分按数组访问方式访问；释放时，直接把整个结构体free掉就可以了。

例子如下： 
struct pppoe_tag *sample_tag; 
__u16 sample_tag_len = 10; 
sample_tag = (struct pppoe_tag *)malloc( sizeof(struct pppoe_tag) + sizeof(char) * sample_tag_len); 
sample_tag->tag_type = 0xffff; 
sample_tag->tag_len = sample_tag_len; 
sample_tag->tag_data[0]=…. 
…

释放时： 
free(sample_tag)

这样的好处有两个：  
一次分配解决问题，省了不少麻烦。为了防止内存泄漏，如果是分两次分配（结构体和缓冲区），那么要是第二次malloc失败了，必须回滚释放第一个分配的结构体。这样带来了编码麻烦。

其次，分配了第二个缓冲区以后，如果结构里面用的是指针，还要为这个指针赋值。同样，在free这个buffer的时候，用指针也要两次free。而且小内存的管理是非常困难的，如果用指针，这个buffer的struct部分就是小内存了，在系统内存在多了势必严重影响内存管理的性能。要是用空数组把struct和实际数据缓冲区一次分配大块问题，就没有这个问题。

所以，结构体最后使用0或1的长度数组的原因，主要是为了方便的管理内存缓冲区，如果你直接使用指针而不使用数组，那么，你在分配内存缓冲区时，就必须分配结构体一次，然后再分配结构体内的指针一次，（而此时分配的内存已经与结构体的内存不连续了，所以要分别管理即申请和释放）而如果使用数组，那么只需要一次就可以全部分配出来；反过来，释放时也是一样，使用数组，一次释放，使用指针，得先释放结构体内的指针，再释放结构体。还不能颠倒次序。

这个技巧其实就是分配一段连续的的内存，减少内存的碎片化。在Linux操作系统开发或者嵌入式开发，这种技巧尤其常见。

PS：某些编译器不支持长度为0的数组的定义，在这种情况下只要将它定义成char tag_data[1]，使用方法相同。