【C语言】柔性数组(可边长数组)
一、介绍
柔性数组(Flexible Array),又称可变长数组。一般数组的长度是在编译时确定,而柔性数组对象的长度在运行时确定。在定义结构体时允许创建一个空数组(例如:arr [ 0 ] ),该数组的大小可在程序运行过程中按照你的需求变动。
struct S
{int n;int arr[0]; // 柔性数组成员
};// 有些编译器会报错无法编译可以改成:struct S
{int n;int arr[]; // 柔性数组成员
};
柔性数组(Flexible Array),是在C语言的 C99 标准中,引入的新特性。结构中的最后一个元素的大小允许是未知的数组,即为柔性数组。
二、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。
#include <stdio.h>struct S
{int n; //4int arr[0]; //大小是未知的
}s;int main(){printf("%d\n", sizeof(s)); //4struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + sizeof(int)); // 后面+的大小就是给柔性数组准备的return 0;
}
因为这段空间是 malloc 出来的,所以后面 arr 的空间如果不够可以进行调整。它的大小是可以改变的,这里就体现出了 “柔性” 的意义。
三、柔性数组的使用
// 代码一
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>struct S
{int n;int arr[0];
};int main()
{struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + sizeof(int));ps->n = 10;for (int i = 0; i < 10; i++){ps->arr[i] = i;}struct S* ptr = (struct S*)realloc(ps, sizeof(struct S) + 20*sizeof(int));if (ptr != NULL){ps = ptr;}free(ps);ps = NULL;return 0;
}
这样柔性数组成员 arr ,相当于获得了 10 个整型元素的连续空间。
四、柔性数组的优势
// 代码二
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>struct S
{int n;int* arr;
};int main()
{struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));if (ps == NULL){return 1;}ps->n = 10;ps->arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));if (ps->arr == NULL){return 1;}for (int i = 0; i < 10; i++){ps->arr[i];}int* ptr = (struct S*)realloc(ps->arr, 20 * sizeof(int));if (ptr != NULL){ps->arr = ptr;}// 这里需要回收2个空间,且回收必须有先后free(ps->arr); // 先free第二块空间ps->arr = NULL;free(ps);ps = NULL;return 0;
}
上述 代码一 和 代码二 可以完成同样的功能,但是代码一 的实现有两个好处:
- 第一个好处是:方便内存释放。
虽然 代码二实现了相应的功能,但是和 代码一相比还是有很多不足之处的。 代码二使用指针完成, 进行了两次 malloc ,而两次 malloc 对应了两次 free ,相比于 代码一更容易出错。如果我们的代码是在一个给别人用的函数中,你在里面做了两次内存分配,并把整个结构体返回给用户。虽然用户调用 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件事。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(而不是多次分配),并且返回给用户一个结构体指针, 用户只需使用一次 free 就可以把所有的内存都给释放掉,可以间接地减少内存泄露的可能性。
- 第二个好处是:这样有利于访问速度。
连续内存多多少少有益于提高访问速度,还能减少内存碎片。malloc 的次数越多,产生的内存碎片就越多,这些内存碎片不大不小,再次被利用的可能性很低。内存碎片越多,内存的利用率就会降低。频繁的开辟空间效率会变低,碎片也会增加。
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