🫅什么是柔性数组
也许你从来没有听说过柔性数组(flexible array)这个概念,但是它确实是存在的。
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』成员。
struct S { char ch; int arr[]; //int arr[0]; };
柔性数组:
1.结构体的最后一个成员
2.数组的大小有两种表现形式:(1)不写(2)写成 0。编译器总有一个可以通过
🫅柔性数组的使用
柔性数组的特点:
1.结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
2.sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
3.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。
为什么柔性数组成员前面必须至少一个其他成员??它是有依赖性的吗??数组大小不进行说明的话,那么结构体的大小是多少呢??这个柔性数组有什么优势啊??
🌰(验证含有柔性数组的结构体的大小)
#include<stdio.h> struct S { int a; char arr[]; }; int main() { printf("%d\n", sizeof(struct S)); return 0; } //运行结果: ***** 4 *****
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嗯???应该比4还大啊,因为还有char数组啊。难道结构体大小不包括柔性数组的大小?
原因就是:结构体的大小不包括柔型数组成员的大小,因为数组的大小是未知的,它的空间的开辟主要是用动态开辟的。它的柔性就体现在这里,数组的大小不是固定的,可根据用户需要来增大缩小。
🌰(柔型数组的使用)
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> struct S { int a; char arr[]; }; int main() { //创立结构体变量,柔性数组的大小为10 struct S* ptr = (struct S*)malloc(sizeof(struct S)+ 10 * sizeof(char)); if (ptr == NULL) { perror("malloc->ptr"); return 1; } //使用 ptr->a = 100; for (int i = 0; i < 10; i++) { //打印十个h ptr->arr[i] = 'h'; } //打印 for (int i = 0; i < 10; i++) { printf("%c ", ptr->arr[i]); } //增容 struct S* ph = (struct S*)realloc(ptr, sizeof(struct S) + 20 * sizeof(char)); if (ph == NULL) { perror("ph"); } else { ptr = ph; //使用 //... //释放空间 free(ptr); ptr = NULL; } return 0; } //运行结果 ***** h h h h h h h h h h *****
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为什么动态开辟要这样写啊?
struct S* ptr = (struct S*)malloc(sizeof(struct S)+ 10 * sizeof(char)) ---------- malloc里面分两部分:结构体的大小(不包含柔型数组成员)和 要柔性数组的大小。
这样写的一个好处就是:使得这两块内存块是连续的。内存空间是连续的,效率就快。
这样就可以理解为什么“结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员”。那是因为柔性数组的大小不包含于结构体的大小。如果结构体中只有柔型数组一个成员,那么此结构体就不存在。
🫅柔性数组的优势
看到这里,有人就有疑问;我不用柔型数组也可以实现上面的程序。
🌰(模拟实现柔性数组)
//模拟实现柔性数组 #include<stdio.h> #include<stdlib.h> struct S { int a; char* ph; }; int main() { //创建结构体变量 struct S* ptr = (struct S*)malloc(sizeof(struct S)); if (ptr == NULL) { perror("malloc->ptr"); return 1; } //使用 ptr->a = 100; //开辟柔性数组的空间,柔性数组的大小为10 ptr->ph = (char*)malloc(sizeof(char) * 10); for (int i = 0; i < 10; i++) { //打印十个h ptr->ph[i] = 'h'; } for (int i = 0; i < 10; i++) { printf("%c ", ptr->ph[i]); } //增容 char* p = (char*)realloc(ptr->ph, sizeof(char) * 20); if (p == NULL) { perror("realloc->p"); return 1; } //使用 //... //释放 free(ptr->ph); ptr->ph = NULL; free(ptr); ptr = NULL; //在这里,一定要注意: //要先释放ph的空间,不要先释放掉ptr的空间 //因为:你把ptr释放掉,就找不到ph了 return 0; }
跟柔性数组相比:
柔性数组:
动态开辟(malloc)一次
释放空间(free)一次
内存空间连续
模拟实现:
动态开辟(malloc)两次
释放空间(free)两次
内存空间不连续
由此,可以得出柔性数组的优势:
方便内存释放
如果我们的代码是在一个给别人用的函数中,你在里面做了二次内存分配,并把整个结构体返回给用户。用户调用free可以释放结构体,但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free,所以你不能指望用户来发现这个事。所以,如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存一次性分配好了,并返回给用户一个结构体指针,用户做一次free就可以把所有的内存也给释放掉。
有利于访问速度.
连续的内存有益于提高访问速度,也有益于减少内存碎片。
扩展阅读:
-C语言结构体里的数组和指针 https://coolshell.cn/articles/11377.html,在这篇文章里面,也详细地介绍了柔性数组的相关知识,不懂得可以进去看看。