本文實(shí)例分析了C語(yǔ)言柔性數(shù)組的概念及用法，對(duì)于進(jìn)一步學(xué)習(xí)C程序設(shè)計(jì)有一定的借鑒價(jià)值。分享給大家供大家參考。具體如下：

一般來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)中最后一個(gè)元素允許是未知大小的數(shù)組，這個(gè)數(shù)組就是柔性數(shù)組。但結(jié)構(gòu)中的柔性數(shù)組前面必須至少一個(gè)其他成員,柔性數(shù)組成員允許結(jié)構(gòu)中包含一個(gè)大小可變的數(shù)組，sizeof返回的這種結(jié)構(gòu)大小不包括柔性數(shù)組的內(nèi)存。包含柔數(shù)組成員的結(jié)構(gòu)用malloc函數(shù)進(jìn)行內(nèi)存的動(dòng)態(tài)分配,且分配的內(nèi)存應(yīng)該大于結(jié)構(gòu)的大小以適應(yīng)柔性數(shù)組的預(yù)期大小。柔性數(shù)組到底如何使用？

不完整類(lèi)型

C和C++對(duì)于不完整類(lèi)型的定義是一樣的，不完整類(lèi)型是這樣一種類(lèi)型，它缺乏足夠的信息例如長(zhǎng)度去描述一個(gè)完整的對(duì)象。

不完整類(lèi)型舉例：
前向聲明就是一種常用的不完整類(lèi)型

struct test; //test 只給出了聲明，沒(méi)有給出定義

不完整數(shù)據(jù)類(lèi)型必須通過(guò)某種方式補(bǔ)充完整，才能使它們進(jìn)行實(shí)例化。否則只能用于定義指針或引用，因?yàn)榇藭r(shí)實(shí)例化的是指針或引用本身，不是base和test對(duì)象

一個(gè)未知長(zhǎng)度的數(shù)組也屬于不完整類(lèi)型：

extern int a[];

extern 關(guān)鍵字不能去掉，因?yàn)閿?shù)組的長(zhǎng)度未知，不能作為定義出現(xiàn)。不完整類(lèi)型的數(shù)組需要補(bǔ)充完整才能使用。不完整類(lèi)型的數(shù)組可以通過(guò)幾種方式補(bǔ)充完整，大括號(hào)形式的初始化就是其中的一種方式：

int a[] = { 10,20 };

結(jié)構(gòu)體

首先，我們需要知道——所謂變量，其實(shí)是內(nèi)存地址的一個(gè)抽像名字罷了。在靜態(tài)編譯的程序中，所有的變量名都會(huì)在編譯時(shí)被轉(zhuǎn)成內(nèi)存地址。機(jī)器是不知道我們?nèi)〉拿值?，只知道地址?/p>

所以有了——棧內(nèi)存區(qū)，堆內(nèi)存區(qū)，靜態(tài)內(nèi)存區(qū)，常量?jī)?nèi)存區(qū)，我們代碼中的所有變量都會(huì)被編譯器預(yù)先放到這些內(nèi)存區(qū)中。

有了上面這個(gè)基礎(chǔ)，我們來(lái)看一下結(jié)構(gòu)體中的成員的地址是什么？我們先簡(jiǎn)單化一下代碼：

struct test{
  int i;
  char *p;
};

上面代碼中，test結(jié)構(gòu)中i和p指針，在C的編譯器中保存的是相對(duì)地址——也就是說(shuō)，他們的地址是相對(duì)于struct test的實(shí)例的。如果我們有這樣的代碼：

struct test t;

下面做個(gè)實(shí)驗(yàn)：

#include<stdio.h>
struct test{
  int i;
  char *p;
};
int main(void)
{
  struct test t;
  printf("%p\n", &t);
  printf("%p\n", &(t.i));
  printf("%p\n", &(t.p));
  return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果:

我們可以看到，t.i的地址和t的地址是一樣的，t.p的址址相對(duì)于t的地址多了個(gè)8。說(shuō)白了，t.i 其實(shí)就是(&t + 0×0), t.p 的其實(shí)就是 (&t + 0×8)。0×0和0×8這個(gè)偏移地址就是成員i和p在編譯時(shí)就被編譯器給hard code了的地址。于是，你就知道，不管結(jié)構(gòu)體的實(shí)例是什么——訪問(wèn)其成員其實(shí)就是加成員的偏移量。

下面再來(lái)做個(gè)實(shí)驗(yàn)：

#include<stdio.h>
struct test{
  int i;
  short c;
  char *p;
};
int main(void)
{
  struct test *pt=NULL;
  printf("%p\n", &(pt->i));
  printf("%p\n", &(pt->c));
  printf("%p\n", &(pt->p));
  return 0;
}

運(yùn)行結(jié)果:

注意：上面的pt->p的偏移之所以是0×8而不是0×6，是因?yàn)閮?nèi)存對(duì)齊了（我在64位系統(tǒng)上）。關(guān)于內(nèi)存對(duì)齊，具體可以參看本站C語(yǔ)言?xún)?nèi)存對(duì)齊實(shí)例詳解一文。

柔性數(shù)組

柔性數(shù)組成員（flexible array member）也叫伸縮性數(shù)組成員，這種代碼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生于對(duì)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)體的需求。在日常的編程中，有時(shí)候需要在結(jié)構(gòu)體中存放一個(gè)長(zhǎng)度動(dòng)態(tài)的字符串，一般的做法，是在結(jié)構(gòu)體中定義一個(gè)指針成員，這個(gè)指針成員指向該字符串所在的動(dòng)態(tài)內(nèi)存空間，例如：

struct s_test
{
  int a;
  double b;
  char* p;
};

p指向字符串，這種方法造成字符串與結(jié)構(gòu)體是分離的，不利于操作。把字符串和結(jié)構(gòu)體連在一起的話，效果會(huì)更好，可以修改如下：

char a[] = "Hello world";
struct s_test *ptest = (struct s_test*)malloc(sizeof(s_test)+streln(a)+1);
strcpy(ptest+1,a);

這樣一來(lái)，(char*)(ptestt + 1)就是字符串“hello world”的地址。這時(shí)候p成了多余的東西，可以去掉。但是，又產(chǎn)生了另外一個(gè)問(wèn)題：老是使用(char*)(ptestt + 1)不方便。如果能夠找出一種方法，既能直接引用該字符串，又不占用結(jié)構(gòu)體的空間，就完美了，符合這種條件的代碼結(jié)構(gòu)應(yīng)該是一個(gè)非對(duì)象的符號(hào)地址，在結(jié)構(gòu)體的尾部放置一個(gè)0長(zhǎng)度的數(shù)組是一個(gè)絕妙的解決方案。不過(guò)，C/C++標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不能定義長(zhǎng)度為0的數(shù)組，因此，有些編譯器就把0長(zhǎng)度的數(shù)組成員作為自己的非標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展，例如：

struct s_test2
{
  int a;
  double b;
  char c[0];
};

c就叫柔性數(shù)組成員，如果把ptest指向的動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存看作一個(gè)整體，c就是一個(gè)長(zhǎng)度可以動(dòng)態(tài)變化的結(jié)構(gòu)體成員，柔性一詞來(lái)源于此。c的長(zhǎng)度為0，因此它不占用test的空間，同時(shí)ptest->c就是“hello world”的首地址，不需要再使用(char*)(ptestt + 1)這么丑陋的語(yǔ)法了。

鑒于這種代碼結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的重要作用，C99甚至把它收入了標(biāo)準(zhǔn)中：

As a special case, the last element of a structure with more than one named member may have an incomplete array type; this is called a flexible array member.
C99使用不完整類(lèi)型實(shí)現(xiàn)柔性數(shù)組成員，標(biāo)準(zhǔn)形式是這樣的：

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

c同樣不占用test的空間，只作為一個(gè)符號(hào)地址存在，而且必須是結(jié)構(gòu)體的最后一個(gè)成員。柔性數(shù)組成員不僅可以用于字符數(shù)組，還可以是元素為其它類(lèi)型的數(shù)組，例如：

struct s_test
{
  int a;
  double b;
  float[];
};

首先，我們要知道，0長(zhǎng)度的數(shù)組在ISO C和C++的規(guī)格說(shuō)明書(shū)中是不允許的。這也就是為什么在VC++2012下編譯你會(huì)得到一個(gè)警告：“arning C4200: 使用了非標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展 : 結(jié)構(gòu)/聯(lián)合中的零大小數(shù)組”。

那么為什么gcc可以通過(guò)而連一個(gè)警告都沒(méi)有？那是因?yàn)間cc 為了預(yù)先支持C99的這種玩法，所以，讓“零長(zhǎng)度數(shù)組”這種玩法合法了。關(guān)于GCC對(duì)于這個(gè)事的文檔在這里：“Arrays of Length Zero”，文檔中給了一個(gè)例子，完整代碼如下：

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
struct line {
  int length;
  char contents[0]; // C99的玩法是：char contents[]; 沒(méi)有指定數(shù)組長(zhǎng)度
};
int main(){
  int this_length=10;
  struct line *thisline = (struct line *)
           malloc (sizeof (struct line) + this_length);
  thisline->length = this_length;
  memset(thisline->contents, 'a', this_length);
  return 0;
}

上面這段代碼的意思是：我想分配一個(gè)不定長(zhǎng)的數(shù)組，于是我有一個(gè)結(jié)構(gòu)體，其中有兩個(gè)成員，一個(gè)是length，代表數(shù)組的長(zhǎng)度，一個(gè)是contents，代碼數(shù)組的內(nèi)容。后面代碼里的 this_length（長(zhǎng)度是10）代表是想分配的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度。

相信本文所述對(duì)大家C程序設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)有一定的借鑒價(jià)值。

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