C语言中柔性数组的讲解与柔性数组的优势

简介: C语言中柔性数组的讲解与柔性数组的优势

前言: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。

柔性数组

什么是柔性数组呢?

我们来看代码,看看它是怎么表示的:

typedef struct st_type
{
 int i;
 int a[0];//柔性数组成员
}type_a;

但是在有的编译器是不支持上面这种方式的,在不支持的时候我们可以用下面这种方式来表示柔性数组。

typedef struct st_type
{
 int i;
 int a[];//柔性数组成员
}type_a;

柔性数组的特点

  • 结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。
  • sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
  • 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。

我们看个例子:

typedef struct st_type
{
  int i;
  int a[0];//柔性数组成员
}type_a;

int main()
{
  printf("%d\n", sizeof(type_a));//输出的是4
  //sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存
  return 0;
}

运行结果:

柔性数组的使用

我们在来看一组结构体中开辟空间的例子

实例1:

struct S
{
  char c;
  int i;
  int arr[];//柔性数组成员
};
int main()
{
  struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 20);//增容
  if (ps == NULL)
  {
    perror("malloc");//找出开辟空间失败的问题
    return 1;
  }
  ps->c = 'w';
  ps->i = 100;
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 5; i++)
  {
    ps->arr[i] = i;
  }
  //打印
  for (i = 0; i < 5; i++)
  {
    printf("%d ", ps->arr[i]);
  }
  struct S* ptr = (struct S*)realloc(ps, sizeof(struct S) + 40);//再次增容
  if (ptr != NULL)
  {
    ps = ptr;
  }
  else
  {
    perror("realloc");
    return 1;
  }
  free(ps);
  ps = NULL;
  return 0;
}

示例2:

struct S
{
  char c;
  int i;
  int* data;//位置大小的数组 - 柔性数组的成员
};

int main()
{
  struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));//开辟空间
  if (ps == NULL)
  {
    perror("malloc1");
    return 1;
  }
  ps->c = 'w';
  ps->i = 100;
  ps->data = (int*)malloc(20);//给结构体中的指针指向的位置单独在开辟一块空间
  if (ps->data == NULL)
  {
    perror("malloc2");
    return 1;
  }
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 5; i++)
  {
    ps->data[i] = i;
  }
  for (i = 0; i < 5; i++)
  {
    ps->data[i] = i;
  }
  for (i = 0; i < 5; i++)
  {
    printf("%d ", ps->data[i]);
  }
  //增容
  int* ptr = (int*)realloc(ps->data, 40);
  if (ptr == NULL)
  {
    perror("realloc");
    return 1;
  }
  else
  {
    ps->data = ptr;
  }
  //增容空间就使用
  free(ps->data);//释放结构体指针开辟的空间
  ps->data = NULL;
  free(ps);//释放结构体开辟的空间
  ps = NULL;
  return 0;
}

俩种方法开辟的空间大小都是一样的,但是这俩种方法开辟空间有什么不同?

代码分析:

我们用俩张图来分析,这俩种方式在开辟空间的时候有什么不同:

第一个好处是: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。

第二个好处是:这样有利于访问速度,连续的内存有益于提高访问速度,也有益于减少内存碎片。

总之,是否使用柔性数组取决于使用者的需求,使用者觉得哪个更加方便,去使用哪个即可。

好了今天的讲解就到这里了,如果有写的不好的地方也希望各位多多指出。


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