C语言【柔性数组】

🫅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

*****

🐉🐉🐉🐉🐉
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
*****

🐉🐉🐉🐉🐉
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 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。

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