可变大小结构体如何定义详解

Posted 2020-12-25 shiyk

一、背景

　　工作中，在通信协议中常常看到TLV格式数据，不同的type id对应的字符串长度大小不一样。那么该怎么去定义一个结构体去管理这些数据呢？怎么去定义一种可变大小的结构体？本文将讲解如何定义可变大小结构体。

二、定义可变大小结构体

1、方法一：使用指针

1 typedef struct _S_HB_TIME_REPORT_INFO
2 {
3     uint16_t msg_id;
4     uint16_t msg_buf_len;
5     char *p_msg_buf;
6 }__attribute__((packed)) S_HB_TIME_REPORT_INFO;

　　如上定义的结构体，成员变量p_msg_buf为一个指针，指向一个不确定长度的字符串，长度由msg_buf_len决定。在使用时可以动态给p_msg_buf分配msg_buf_len的内存，也可以p_msg_buf指向一个已知地址的字符串。

　　缺点：1）动态分配内存使用malloc，在使用之后容易忘记free，此时会产生内存泄漏。 2）如果你使用S_HB_TIME_REPORT_INFO结构体的次数比较多，那么就要malloc很多次，此时很容易产生内存碎片。我的建议是，能不使用malloc就尽量不要用malloc。我的通常做法是让p_msg_buf指向一个已知地址的字符串。 3）不管是malloc分配内存还是静态指向一个已知地址的字符串，结构体里面的成员变量char *p_msg_buf是与结构体分离的，不利于操作。

2、方法二：使用柔性数组

　　2.1 什么是柔性数组？

　　柔性数组既数组大小待定的数组， C语言中结构体的最后一个元素可以是大小未知的数组，也就是所谓的0长度，所以我们可以用结构体来创建柔性数组。

       2.2 柔性数组有什么用途 ？

　　它的主要用途是为了满足需要变长度的结构体，为了解决使用数组时内存的冗余和数组的越界问题。

　　3.3 用法 

　　在一个结构体的最后 ，申明一个长度为空的数组，就可以使得这个结构体是可变长的。对于编译器来说，此时长度为0的数组并不占用空间，因为数组名本身不占空间，它只是一个偏移量， 数组名这个符号本身代 表了一个不可修改的地址常量 （注意：数组名永远都不会是指针！ ），但对于这个数组的大小，我们可以进行动态分配,对于编译器而言，数组名仅仅是一个符号，它不会占用任何空间，它在结构体中，只是代表了一个偏移量，代表一个不可修改的地址常量！对于柔性数组的这个特点，很容易构造出变成结构体，如缓冲区，数据包等等。

1 typedef struct _S_HB_TIME_REPORT_INFO
2 {
3     uint16_t msg_id;
4     uint16_t msg_buf_len;
5     char msg_buf[0];
6 }__attribute__((packed)) S_HB_TIME_REPORT_INFO;

　　我们可以用sizeof(S_HB_TIME_REPORT_INFO) 求得数组大小为4，说明柔性数组是不占用内存的。这样的变长数组常用于网络通信中构造不定长数据包，不会浪费空间浪费网络流量，比如我要发送1024字节的数据，如果用定长包，假设定长包的长度为2048，就会浪费1024个字节的空间，也会造成不必要的流量浪费。

　　所以建议使用柔性数组去定义可变大小结构体。