C语言数组还能这么用？学到了！

矫情吗；* 2022-12-02 04:18 126阅读 0赞

来源：公众号【编程珠玑】

作者：守望先生

ID：shouwangxiansheng

这个问题源于读者在阅读redis源码时的一个疑问。

先看下面的代码，对于包含动态字符串成员的两个结构体Test0和Test1占用空间分别是多少呢？

//来源：公众号【编程珠玑】
    //作者：守望先生
    #include<stdio.h>
    struct Test0
    {
        int a;
        int b;
        char *c;
    };
    struct Test1
    {
        int a;
        int b;
        char c[];
    };
    int main(void)
    {
        printf("sizeof(struct Test0) = %zd\n",sizeof(struct Test0));
        printf("sizeof(struct Test1) = %zd\n",sizeof(struct Test1));
        return 0;
    }

很多读者一眼就能看出来，在64位系统上，编译为64位程序，其输出结果为：

16
    8

对于Test0的结果是16，通常没有什么疑问，毕竟4（int）+4（int）+8（指针）= 16，但是对于后者的结构体占用空间为8字节，有的读者可能会有疑问。（关于字节对齐，参考《[字节对齐，看这篇就懂了][Link 1]》）

## 柔性数组（flexible array） ##

实际上这是在C99中引入的柔性数组的特性。即结构体的最后一个成员，可以**不完整类型(一种缺乏足够的信息去描述一个完整对象的类型)**的数组，但它使得整个结构体的大小就像没有这个成员一样。但是呢，当用结构体通过这个名字访问这个成员时，就像访问一个普通数组成员一样。

如果数组最终一个元素都没有的话，那么访问这个数组将会是未定义行为了。

正如我们前面所看到的：

struct Test1
    {
        int a;
        int b;
        char c[];
    };

成员c是一个数组，但是并没有指定大小，使用sizeof计算Test1，其占用空间也仅仅是8字节。

## 有什么好处？ ##

那么使用柔性数组有什么好处呢？

内存申请和释放

假设分别使用两种类型的结构体，存储16字节的字符数据，需要申请内存。对于struct Test0：

strcut Test0 *t0 = malloc(sizeof(struct Test0));//为结构体申请内存
    t0->c = malloc(sizeof(char) * 16);//为成员指向的数据申请内存

而对于struct Test1：

strcut Test1 *t1 = malloc(sizeof(struct Test1) + sizeof(char) * 16);

看出区别了吗？前者需要两次内存申请，而后者只需要一次。前者地址不连续（两次malloc），后者地址连续。而你访问成员c的时候，只需要下面这样就可以：

t1->c，和普通成员无异。

要判断它们的地址是否连续也非常简单，只需要分别打印b和c的地址就可以了。

和内存释放类似，前面需要单独释放成员c申请的内存，而后者可以一起释放。

## 数据拷贝 ##

正由于前面的差别，导致数据拷贝时，更有区别。  
对于struct Test0：

//memcpy(t0copy,t0,sizeof(struct Test0));//不可，这样直接t0copy的c和t0的c指向同一片内存区域。
    
    t0copy.a = t0.a;
    t0copy.b = t0.b;
    memcpy(t0copy.c,t0.c,sizeof(char)*16);

这里无法一次拷贝，因为它的成员c是一个指针类型，我们需要的是一份完整拷贝，因此必须拷贝它指向的内存。（参考《[结构体成员赋值到底是深拷贝还是浅拷贝？][Link 2]》）

但是对于struct Test1：

memcpy(t0copy,t0,sizeof(strcut Test1) + sizeof(char) * 16);

在这里，由于柔性数组的内存，它的数据内容和结构体数据成员的地址是连续的，因此可以直接拷贝。

## 减少内存碎片 ##

由于结构体的柔性数组和结构体成员的地址是连续的，即可一同申请内存，因此更大程度地避免了内存碎片。另外由于该成员本身不占结构体空间，因此，整体而言，比普通的数组成员占用空间要会稍微小点。

## 零长数组 ##

与柔性数组功能类似，还有一个0长数组，不过它并不是标准中的，但是它可以实现类似的功能，使用方式如下：

struct Test1
    {
        int a;
        int b;
        char c[0];
    };

差别在于使得数组长度为0。但是由于它并非C标准中的，因此从可移植性考虑，不建议使用这种方式，除非你还无法使用C99。

## 总结 ##

柔性数组的使用：

*  位于结构体最后一个位置
 *  不完整数组类型
 *  不是唯一成员

最后，放张图，看差别：

普通和柔性数组

![format_png][]

图中第二个注释有误，应该是struct Test1

![format_png 1][]

相关精彩推荐

![format_png 2][]

[字节对齐，看这篇就懂了][Link 1]

[结构体成员赋值到底是深拷贝还是浅拷贝？][Link 2]

[再说数组][Link 3]

[redis为什么不直接使用C字符串，而要自定义简单动态字符串？][redis_C]

[数组下标-1你见过吗？][-1]

关注公众号【编程珠玑】，获取更多Linux/C/C++/数据结构与算法/计算机基础/工具等原创技术文章。后台免费获取经典电子书和视频资源

![format_png 3][]

[Link 1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI2OTA3NTk3Ng==&mid=2649285630&idx=2&sn=2177f83259dd944bc9bf09fda6da6b51&chksm=f2f99099c58e198f7b4c13194f89de35e37f6ebd8fd06b91249d55e3cd4d02b73f7a44f7646b&scene=21#wechat_redirect
[Link 2]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI2OTA3NTk3Ng==&mid=2649285520&idx=1&sn=3fdbff71d460b78b88a73ff7a24301ca&chksm=f2f990f7c58e19e13b2c7f83323090bb3576ab8f28d85a0e84f4c80fa4301ac5fe56388c5422&scene=21#wechat_redirect
[format_png]: /images/20221123/f0f38b1f89c04867874841a7701a726a.png
[format_png 1]: /images/20221123/1fe49af8a51e4a1f9ff174e937f49636.png
[format_png 2]: /images/20221123/1b80a1f74ac046c59b70b7ab03a8f45a.png
[Link 3]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI2OTA3NTk3Ng==&mid=2649285394&idx=2&sn=7f6765e539028b25e057179a5fd4486f&chksm=f2f99075c58e1963035dee79272ee389e3f2e387adb88683e790b9cc9e1216f400ad4d7d406a&scene=21#wechat_redirect
[redis_C]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI2OTA3NTk3Ng==&mid=2649285827&idx=1&sn=bdfc521a680eb1abfe28d4c7b6d00e87&chksm=f2f997a4c58e1eb228878c72f7fcf03bdd53a38caa356ab5dd3a54001ce448d9bbcbeea1e538&scene=21#wechat_redirect
[-1]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI2OTA3NTk3Ng==&mid=2649285812&idx=1&sn=73650c9f99a6d7f662e779085ed24098&chksm=f2f997d3c58e1ec55889ce2915d3ffd7ae1973497266d25239c441c23baff75e6e2f04ea1da0&scene=21#wechat_redirect
[format_png 3]: /images/20221123/696226ae1b484a50958185fe28457224.png