如何在 C 中的结构中包含动态数组？

Posted 2023-02-21

【中文标题】如何在 C 中的结构中包含动态数组？

【英文标题】：How to include a dynamic array INSIDE a struct in C?

【发布时间】：2011-01-04 21:09:35

【问题描述】：

我环顾四周，但无法找到解决这个问题的方法。 这是我的代码：

 #include <stdlib.h>

struct my_struct 
    int n;
    char s[]
;

int main()

    struct my_struct ms;
    ms.s = malloc(sizeof(char*)*50);

这是 gcc 给我的错误： 错误：灵活数组成员的使用无效

如果我在结构中声明 s 的声明为

，我可以编译它

char* s

这可能是一个更好的实现（指针算法比数组快，是吗？） 但我认为在 c 中声明了

char s[]

与

相同

char* s

【问题讨论】：

char s[] 与 char *s 相同，只是在函数的参数列表中。

【参考方案1】：

您现在编写它的方式，过去被称为“struct hack”，直到 C99 将其称为“灵活数组成员”。您收到错误（可能无论如何）的原因是它需要跟一个分号：

#include <stdlib.h>

struct my_struct 
    int n;
    char s[];
;

当你为此分配空间时，你想要分配结构体的大小加上你想要的数组空间量：

struct my_struct *s = malloc(sizeof(struct my_struct) + 50);

在这种情况下，灵活数组成员是一个 char 数组，并且 sizeof(char)==1，因此您不需要乘以它的大小，但就像任何其他 malloc 一样，如果它是一个其他类型的数组：

struct dyn_array  
    int size;
    int data[];
;

struct dyn_array* my_array = malloc(sizeof(struct dyn_array) + 100 * sizeof(int));

编辑：这与将成员更改为指针给出了不同的结果。在这种情况下，您（通常）需要两个单独的分配，一个用于结构本身，一个用于指针指向的“额外”数据。使用灵活的数组成员，您可以在单个块中分配所有数据。

【讨论】：

C99 实际上允许这样做 - 呃！

哇，我从来没有见过这个......这是否依赖于“灵活数组成员”作为结构中声明的最后一个字段？您是否被限制为每个结构只有一个“灵活数组成员”？

@vicatcu：是的，你的两个问题。如果有记忆，如果你嵌入了一个包含灵活数组成员的结构，它必须是外部结构中的最后一个成员，所以当它们全部放在一起时，灵活数组成员总是最后一项。

【参考方案2】：

你需要先决定你要做什么。

---

如果你想要一个结构体，里面有一个指向[独立]数组的指针，你必须将它声明为

struct my_struct  
  int n; 
  char *s;
; 

在这种情况下，您可以以任何您喜欢的方式创建实际的结构对象（例如自动变量）

struct my_struct ms;

然后为数组独立分配内存

ms.s = malloc(50 * sizeof *ms.s);  

其实一般不需要动态分配数组内存

struct my_struct ms;
char s[50];

ms.s = s;

这完全取决于您需要从这些对象中获得什么样的生命周期。如果您的结构是自动的，那么在大多数情况下，数组也是自动的。如果结构对象拥有数组内存，那么这样做根本没有意义。如果结构本身是动态的，那么数组通常也应该是动态的。

请注意，在这种情况下，您有两个独立的内存块：结构和数组。

---

一种完全不同的方法是使用“struct hack”习语。在这种情况下，数组成为结构的一个组成部分。两者都驻留在单个内存块中。在 C99 中，该结构将被声明为

struct my_struct  
  int n; 
  char s[];
; 

要创建一个对象，您必须动态分配整个对象

struct my_struct *ms = malloc(sizeof *ms + 50 * sizeof *ms->s);

在这种情况下，计算内存块的大小以容纳结构成员和运行时大小的尾随数组。

请注意，在这种情况下，您无法创建静态或自动对象等结构对象。最后具有灵活数组成员的结构只能在 C 中动态分配。

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您关于指针算法比数组更快的假设是绝对不正确的。根据定义，数组通过指针算术工作，因此它们基本相同。此外，真正的数组（不衰减为指针）通常比指针对象快一点。指针值必须从内存中读取，而数组在内存中的位置是从数组对象本身“已知”（或“计算”）的。

【讨论】：

UV for sizeof *ms + 50 * sizeof *ms->s：更易于查看和维护。

【参考方案3】：

只允许在结构的末尾使用未指定大小的数组，并且仅在某些编译器中有效。它是一个非标准的编译器扩展。 （虽然我想我记得 C++0x 会允许这样做。）

虽然数组不会是从结构中单独分配的。所以你需要分配所有的my_struct，而不仅仅是数组部分。

我所做的只是给数组一个小但非零的大小。通常 4 个用于字符数组，2 个用于 wchar_t 数组以保持 32 位对齐。

然后，您可以在进行分配时将声明的数组大小考虑在内。我通常不认为斜率小于堆管理器在任何情况下工作的粒度。

另外，我认为您不应该在分配中使用 sizeof(char*)。

这就是我会做的。

struct my_struct 
    int nAllocated;
    char s[4]; // waste 32 bits to guarantee alignment and room for a null-terminator
;

int main()

    struct my_struct * pms;
    int cb = sizeof(*pms) + sizeof(pms->s[0])*50;
    pms = (struct my_struct*) malloc(cb);
    pms->nAllocated = (cb - sizoef(*pms) + sizeof(pms->s)) / sizeof(pms->s[0]);

【参考方案4】：

数组将解析为指针，在这里您必须将s 定义为char *s。该结构基本上是一个容器，并且必须（IIRC）是固定大小的，因此根本不可能在其中拥有一个动态大小的数组。反正你是malloc内存，这对你追求的东西没有任何影响。

基本上你是说，s 将指示一个内存位置。请注意，您以后仍然可以使用 s[0] 之类的符号来访问它。

【参考方案5】：

指针运算比数组快，是吗？

根本不是——它们实际上是一样的。数组在编译时转换为指针算法。

char test[100];
test[40] = 12;

// translates to: (test now indicates the starting address of the array)
*(test+40) = 12;

【参考方案6】：

如果你选择用它声明一个自动变量，我怀疑编译器不知道它需要为 s[] 分配多少空间。

我同意 Ben 所说的，声明你的结构

struct my_struct 
    int n;
    char s[1];
;

另外，为了澄清他关于存储的评论，声明char *s 不会将结构放入堆栈（因为它是动态分配的）并在堆中分配s，它会解释第一个@将数组的 987654324@ 字节作为指针，因此您不会对您认为的数据进行操作，并且可能会是致命的。

重要的是要记住，尽管指针和数组的操作可能以相同的方式实现，但它们并不是一回事。

【参考方案7】：

将数组存储在c结构中的工作代码，以及如何在数组元素中存储值如果您有任何疑问，请发表评论，我会尽力澄清

结构定义：

struct process
    int process_id;
    int tau;
    double alpha;
    int* process_time;
;

进程结构的内存分配：

 struct process* process_mem_aloc = (struct process*) malloc(temp_number_of_process * sizeof(struct process));

循环遍历多个进程并为每个进程更新 process_time 动态数组

int process_count = 0;
int tick_count = 0;


while(process_count < number_of_process)


  //Memory allocation for each array of the process, will be containting size equal to number_of_ticks: can hold any value

        (process_mem_aloc + process_count)->process_time = (int*) malloc(number_of_ticks* sizeof(int));

从文件中逐行读取数据，存储到 process_time 数组中，然后从存储的值中打印出来，下一个 while 循环在进程 while 循环内

        while(tick_count < number_of_ticks)

            fgets(line, LINE_LENGTH, file);
            *((process_mem_aloc + process_count)->process_time + tick_count) = convertToInteger(line);;
            printf("tick_count : %d , number_of_ticks %d\n",tick_count,*((process_mem_aloc + process_count)->process_time + tick_count));
            tick_count++;
        

        tick_count = 0;

【参考方案8】：

生成的代码将是相同的（数组和 ptr）。除了数组无法编译这一事实之外，

顺便说一句 - 使用 c++ 并使用向量

【讨论】：

建议我使用 c++ 和向量绝不是建设性的建议。你可以直接说：聘请软件工程师为你编写程序

生成的代码甚至不会完全一样。数组不是指针。将数组嵌入到结构中或从结构中指向数组是完全不同的两件事。

是的，你是对的，它们并不相同。我想说的是，如果代码正在处理作为 foo * 或 foo [] 传递给它的东西，那么代码将是相同的。本质上没有性能差异

Tom，有些人不知道 STL、c++ vector 等。我试图发布一些开箱即用的东西。如果你觉得这没有帮助，我很抱歉。