柔性数组详解

目录

导读：

1. 什么是柔性数组

2. 柔性数组的特点

3. 柔性数组的使用 

4. 柔性数组与其它对比优势

5. 内存碎片 

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导读：

有关柔性数组开辟相关的malloc函数博文：

C语言动态内存管理(malloc, calloc,realloc)详解-CSDN博客

结构体以及其大小的计算：

结构体、枚举以及联合类型在内存中的存储与大小计算-CSDN博客

1. 什么是柔性数组

柔性数组也称为变长数组，是一种动态数组的实现方式。

与普通数组不同的是，柔性数组在定义时不需要明确指定数组大小，在程序运行时可以动态地分配和扩展数组大小。

柔性数组是通过C99标准中提供的“结构体成员为未知长度的数组”的特性来实现的，它需要一个结构体来作为数组的容器，并且在结构体定义中，最后一个数组成员不指定长度，例如：

struct S
{
	char c;
	int i;
	int arr[0];//未知大小的数组 - 柔性数组成员
};

同一种写法：

上面的一种写法有的编译器会报错

struct S
{
	char c;
	int i;
	int arr[];//未知大小的数组 - 柔性数组成员
};

2. 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。

例如我们把上诉结构体的大小计算一下

struct S
{
	char c;
	int i;
	int arr[];//未知大小的数组 - 柔性数组成员
};
int main()
{
	printf("%d\n", sizeof(struct S));
	return 0;
}

运行结果：

3. 柔性数组的使用 

使用柔性数组时，我们需要手动分配内存空间，并且调整数组的大小。例如，可以使用malloc函数分配内存空间，并根据实际需要调整数组的大小：

struct S
{
	char c;
	int i;
	int arr[];//未知大小的数组 - 柔性数组成员
};
int main()
{
	struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 20);
	if (ps == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}
	int i = 0;
	ps->i = 100;
	for (i = 0; i < 100; i++)
	{
		ps->arr[i] = i;
	}
	for (i = 0; i < 100; i++)
	{
		printf("%d ", ps->arr[i]);
	}
	free(ps);
	ps = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

4. 柔性数组与其它对比优势

我们来看下面两段代码，其设计是一样的

struct S
{
	char c;
	int i;
	int* data;
};
 
 
int main()
{
	struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));
	if (ps == NULL)
	{
		perror("malloc1");
		return 1;
	}
	ps->c = 'w';
	ps->i = 100;
	ps->data = (int*)malloc(20);
	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++)
	{
		printf("%d ", ps->data[i]);
	}
	//空间不够了，增容
	int* ptr = (int*)realloc(ps->data, 40);
	if (ptr == NULL)
	{
		perror("realloc");
		return 1;
	}
	else
	{
		ps->data = ptr;
	}
	//增容成功就使用
	//...
	//释放
	free(ps->data);
	ps->data = NULL;
	free(ps);
	ps = NULL;
 
	return 0;
}

我们在使用malloc给柔性数组开辟内存时，使用完后是需要释放内存的，我们来看它们在内存中的存放

这种开辟的内存空间并不是紧挨着后面开的，而是随便找的一块内存空间，这就导致我们需要多次释放内存。

而柔性数组是紧挨着结构体后开辟的空间，可以直接一次性的释放

struct S
{
	char c;//1
	//3
	int i;//4
	int arr[];//未知大小的数组 - 柔性数组成员
};
 
int main()
{
	struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 20);
	if (ps == NULL)
	{
		perror("malloc");
		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]);
	}
	//空间不够了
	struct S* ptr = (struct S*)realloc(ps, sizeof(struct S)+40);
	if (ptr != NULL)
	{
		ps = ptr;
	}
	else
	{
		perror("realloc");
		return 1;
	}
	//增容成功后，继续使用
	
	//释放
	free(ps);
	ps = NULL;
 
	return 0;
}

 

5. 内存碎片 

因为有时内存的开辟不是紧挨着的，而是一块一块的，这就造成了一些内存的浪费，所以有时像柔性数组这样紧挨着开辟的是很有必要的。