C语言中柔性数组的学习

在日常的编程中，有时候需要在结构体中存放一个长度动态的字符串，一般的做法，是在结构体中定义一个指针成员，这个指针成员指向该字符串所在的动态内存空间，例如：

typedef struct test    
{    
       int a;    
       double b;    
       char *p;    
};

p指向字符串。这种方法造成字符串与结构体是分离的，不利于操作。如果把字符串跟结构体直接连在一起，不是更好吗？于是，可以把代码修改为这样：

char a[] = "hello world";  
test *stpTest = (test *)malloc(sizeof(test) + strlen( a ) + 1 );  
strcpy(stpTest + 1, a );  

这样一来，( char* )(stpTest + 1 )就是字符串”hello world”的地址了。这时候p成了多余的东西，可以去掉。但是，又产生了另外一个问题：老是使用( char* )((stpTest + 1 )不方便。如果能够找出一种方法，既能直接引用该字符串，又不占用结构体的空间，就完美了，符合这种条件的代码结构应该是一个非对象的符号地址，在结构体的尾部放置一个0长度的数组是一个绝妙的解决方案。不过，C/C++标准规定不能定义长度为0的数组，因此，有些编译器就把0长度的数组成员作为自己的非标准扩展。

在讲述柔性数组成员之前，首先要介绍一下不完整类型(incomplete type)。不完整类型是这样一种类型，它缺乏足够的信息例如长度去描述一个完整的对象，
它的出现反映了C程序员对精炼代码的极致追求，这种代码结构产生于对动态结构体的需求。

鉴于这种代码结构所产生的重要作用，C99甚至把它收入了标准中。C99使用不完整类型实现柔性数组成员，在C99 中，结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组，这就叫做柔性数组(flexible array)成员(也叫伸缩性数组成员)，但结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。柔性数组成员允许结构中包含一个大小可变的数组。柔性数组成员只作为一个符号地址存在，而且必须是结构体的最后一个成员，sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。柔性数组成员不仅可以用于字符数组，还可以是元素为其它类型的数组。包含柔性数组成员的结构用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的大小，以适应柔性数组的预期大小。

柔性数组的使用请看下面的例子：

typedef struct test  
{  
    int a;  
    double b;  
    char c[0];  
};  

有些编译器会报错无法编译可以改成：

typedef struct test  
{  
    int a;  
    double b;  
    char c[];  
};  

通过如下表达式给结构体分配内存：

test *stpTest = (test *)malloc(sizeof(test)+100*sizeof(char));  

c就是一个柔性数组成员，如果把stpTest指向的动态分配内存看作一个整体，c就是一个长度可以动态变化的结构体成员，柔性一词来源于此。c的长度为0，因此它不占用test的空间，同时stpTest->c就是“hello world”的首地址，不需要再使用( char * )( stpTest + 1 )这么丑陋的代码了。那个0个元素的数组没有占用空间，而后我们可以进行变长操作了。这样我们为结构体指针c分配了一块内存。用stpTest->c[n]就能简单地访问可变长元素。
当然，上面既然用malloc 函数分配了内存，肯定就需要用free 函数来释放内存：

free(stpTest);  

应当尽量使用标准形式，在非C99的场合，可以使用指针方法。需要说明的是：C89不支持这种东西，C99把它作为一种特例加入了标准。但是，C99所支持的是incomplete type，而不是zero array，形同int a[0];这种形式是非法的，C99 支持的形式是形同int a[];只不过有些编译器把int a[0];作为非标准扩展来支持，而且在C99 发布之前已经有了这种非标准扩展了，C99 发布之后，有些编译器把两者合而为一了。

以上内容引用自《深入浅出C语言中的柔性数组》

C语言柔性数组讲解：

#include<stdio.h>
typedef struct _SoftArray{
    int len;
    int array[];
}SoftArray;

int main()
{
    int len = 10;

    printf("The struct's size is %d\n",sizeof(SoftArray));
}

我们可以看出，_SoftArray结构体的大小是4，显然，在32位操作系统下一个int型变量大小刚好为4，也就说结构体中的数组没有占用内存。为什么会没有占用内

存，我们平时用数组时不时都要明确指明数组大小的吗？但这里却可以编译通过呢？这就是我们常说的动态数组，也就是柔性数组。

先不要乱，让我们再看一段代码

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>

typedef struct _SoftArray{
    int len;
    int array[];
}SoftArray;

int main()
{
    int len = 10;

    SoftArray *p=(SoftArray*)malloc(sizeof(SoftArray) + sizeof(int)*len);
    printf("After the malloc function the struct's size is %d\n”,sizeof(SoftArray));

    return 0;
}

是不是有点奇怪，为什么申请了内存后结构体大小还是4呢？原因是动态申请的内存只是申请给数组拓展所用，从上个程序我们可以看出结构体的大小在创建时已经

确定了，array明确来说不算是结构体成员，只是挂羊头卖狗肉而已。

下面我们来看看关于柔性数组的资料：

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、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、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：

typedef struct _SoftArray

{

    Int len;

    int array[];

}SoftArray;

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。

4、举个简单是实例

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
typedef struct _SoftArray{
int len;
int array[];
}SoftArray;
int main()
{
    int len=10,i=0;

    SoftArray *p=(SoftArray*)malloc(sizeof(SoftArray)+sizeof(int)*len);
    p->len=len;

    for(i=0;i<p->len;i++)
   {
        p->array[i]=i+1;
    }
    for(i=0;i<p->len;i++)
   {  
        printf("%d\n",p->array[i]);
    }

    free(p);

    return 0;
}

这代码的作用是用柔性数组动态创建数组并输出数组内容，这里我就直接解释解释这两句代码

SoftArray* p = (SoftArray*)malloc(sizeof(SoftArray) + sizeof(int) *10);
p->len = 10;

第一句，主要是根据你要定义的数组长度和数据类型以及柔性数组本身的大小来开辟一块内存空间给柔性数组，第二个是定义len的长度，便于确定循环打印输出
p->len 是循环的次数。

5、运行错误的解决

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
typedef struct _SoftArray{
int len;
int array[];
}SoftArray;
int main()
{
    int len=10,i=0;

    SoftArray *p=(SoftArray*)malloc(sizeof(SoftArray)+sizeof(int)*len);
    p->len=len;

    for(i=0;i<11;i++)
   {
        p->array[i]=i+1;
    }
    for(i=0;i<11;i++)
   {  
        printf("%d\n",p->array[i]);
    }

    free(p);

    return 0;
}

所谓初生牛犊不怕死，我在写柔性数组程序时，为了做了个大胆的尝试，那就是我在上一个代码中申请内存时申请了10，但赋值时我把大小写了11，问题出现了，

话不多说，直接上图

我当时不知道是什么问题，我也蒙了~—~

但我又做出了一个伟大的决定，我把free(p)注释掉了，结果11成功打印出来了。我当时真是One Face mengbi。

后来才发现其实是因为在动态分配内存的时候往往分配的是一个连续的地址，这一点从可以使用*[a+3]来取值就能够知道。

因此，在动态分配的时候，会在数组界限外加一个用来标识数组范围的标志，例如a数组，就会在array[-1]和array[11]有两个标志，如果我们在这两个位置赋值，赋

值和调用时并不会出错，而是在freed掉array申请的内存时出错，错误的名称就是“DAMAGE: before Normal block”和“DAMAGE: after Normal block”。一般是后者居多。

因此，当你遇见这个错误的时候，记得去检查一下自己数组的赋值吧。
6、注意说明

在定义这个结构体的时候，模子的大小就C89不支持这种东西，C99把它作为一种特例加入了标准。

但是，C99所支持的是 incomplete type，而不是 zero array，形同 int item[0];这种形式是非法的，C99支持的形式是形同 int item[];只不过有些编译器把 int item[0];作

为非标准扩展来支持，而且在C99发布之前已经有了这种非标准扩展了，C99发布之后，有些编译器把两者合而为一了。当然，上面既然用 malloc函数分配了内存，

肯定就需要用 free函数来释放内存：free(p);这两个函数是一对CP，就好像fopen()和fclose();记住不要乱拆CP，拆CP是有风险的哦。

最后再送大家一个代码玩玩：

#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
typedef struct _SoftArray{
    int len;
    int array[];
}SoftArray;

//打印输出斐波那契数列
void printfln(SoftArray *p,int len)
{
    int i;

    for(i=0;i<len;i++)        //循环进行打印输出    
    {
        printf("%d\n",p->array[i]);
    }
}

//动态生成斐波那契数列
void create(int len)
{
    int i;

    SoftArray * p=(SoftArray*)malloc(sizeof(SoftArray)+sizeof(int)*len);    //声明结构体指针p，动态申请内存，大小为结构体大小+10个int型大小

    for(i=0;i<len;i++)        //循环进行数组赋值
    {
        if( i <= 1 )
        {
            p->array[i] = 1;
        }else if( i >= 2 )
        {
            p->array[i] = p->array[i-1] + p->array[i-2];
        }else 
        {
            printf("DAMAGE: before Normal block or after Normal block");
            return (-1);
        }

    }
    printfln(p,len);

    free(p);
}

//主函数
int main()
{
    int i=0;
    int len;

    printf("请输入生成斐波那契数列的行数：");
    scanf("%d",&len);

    create(len);

    return 0;
}

以上内容引用自《C语言柔性数组讲解》

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