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深入浅出C语言中的柔性数组

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kfliuyan|  楼主 | 2014-4-30 11:07 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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;

  };


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沙发
kfliuyan|  楼主 | 2014-4-30 11:08 | 只看该作者
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 );

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kfliuyan|  楼主 | 2014-4-30 11:08 | 只看该作者
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。

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kfliuyan|  楼主 | 2014-4-30 11:09 | 只看该作者
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。

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5
kfliuyan|  楼主 | 2014-4-30 11:11 | 只看该作者
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:

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6
kfliuyan|  楼主 | 2014-4-30 11:11 | 只看该作者
typedef struct test

  {

  int a;

  double b;

  char c[0];

  };

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7
kfliuyan|  楼主 | 2014-4-30 11:12 | 只看该作者
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[];

  };

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8
kfliuyan|  楼主 | 2014-4-30 11:13 | 只看该作者
通过如下表达式给结构体分配内存:
test *stpRest = (test *)malloc(sizeof(test)+100*sizeof(char));

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9
kfliuyan|  楼主 | 2014-4-30 11:13 | 只看该作者
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。

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10
kfliuyan|  楼主 | 2014-4-30 11:13 | 只看该作者
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);

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11
kfliuyan|  楼主 | 2014-4-30 11:14 | 只看该作者
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。

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12
江枫渔火| | 2014-4-30 12:55 | 只看该作者
就说动态数组吧。

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13
d0123b| | 2014-4-30 13:18 | 只看该作者
kfliuyan 发表于 2014-4-30 11:13
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 ...

很活跃啊,学习学习

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14
haitun1895| | 2014-4-30 15:34 | 只看该作者
感谢分享!

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15
mcu5i51| | 2014-4-30 16:16 | 只看该作者
首次知道

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16
zhonghuays| | 2014-4-30 18:45 | 只看该作者

感谢分享!

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17
smilingangel| | 2014-5-7 23:47 | 只看该作者
kfliuyan 发表于 2014-4-30 11:13
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 ...

感觉蛮高深的,现在还理解不了啊:L

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18
shenmu2012| | 2014-5-15 23:02 | 只看该作者
这些需要多练习练习的就可以掌握其真正含义的

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