2-结构体的最后一个成员的定义-C语言中的柔性数组-

2024-08-30 17:48

本文主要是介绍2-结构体的最后一个成员的定义-C语言中的柔性数组-,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

深入浅出C语言中的柔性数组

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:

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  1. typedef struct test    
  2. {    
  3.        int a;    
  4.        double b;    
  5.        char *p;    
  6. };  

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:

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  1. char a[] = "hello world";  
  2. test *stpTest = (test *)malloc(sizeof(test) + strlen( a ) + 1 );  
  3. 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:

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  1. typedef struct test  
  2. {  
  3.     int a;  
  4.     double b;  
  5.     char c[0];  
  6. };  

有些编译器会报错无法编译可以改成:

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  1. typedef struct test  
  2. {  
  3.     int a;  
  4.     double b;  
  5.     char c[];  
  6. };  

通过如下表达式给结构体分配内存:

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  1. 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:

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  1. 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。

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