C语言——柔性数组

0. 前言

柔性数组是在C99标准时引入：

结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组，这就叫柔性数组成员。

代码示例：

typedef struct flexible_arr
{int a;char b;char arr[];//数组大小未知 -- 柔性数组成员
}type_a;
//上下两种写法都是一个意思
typedef struct flexible_arr
{int a;char b;char arr[0];//数组大小未知 -- 柔性数组成员
}type_a;

1. 思维导图

2. 柔性数组的特点

• 结构中的柔性数组成员前面必须至少有一个其他成员。

• 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。

3. 柔性数组的使用

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct S
{int a;char b[];
}S;
int main()
{//使用malloc为柔性数组进行动态内存分配S* ps = (S*)malloc(sizeof(S) + sizeof(char) * 5);if (ps == NULL){perror("malloc fail");return 1;}ps->a = 10;//柔性数组的使用for (int i = 0; i < 5; i++){ps->b[i] = 'A';}for (int i = 0; i < 5; i++){printf("%c ", ps->b[i]);}//扩容S*tmp = (S*)realloc(ps, sizeof(S) + 10 * sizeof(char));if (tmp != NULL){ps = tmp;}else{perror("realloc fail");return 1;}//当向内存申请空间后，该结构体大小还是原来的大小printf("%zd\n", sizeof(S));//释放内存free(ps);ps = NULL;return 0;
}

4. 柔性数组的优势

上面的代码，结构体里面的柔性数组，我们其实也可以替换成指针的写法。
代码示例：

//指针写法
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
typedef struct S
{int a;char* b;
}S;
int main()
{//使用malloc为结构体进行动态内存分配S* ps = (S*)malloc(sizeof(S));if (ps == NULL){perror("malloc fail");return 1;}ps->a = 10;//再为指针开辟动态内存ps->b = malloc(sizeof(S) + sizeof(char) * 5);if (ps->b == NULL){perror("malloc->b");return 1;}for (int i = 0; i < 5; i++){ps->b[i] = 'A';}for (int i = 0; i < 5; i++){printf("%c ", ps->b[i]);}//扩容S*tmp = (S*)realloc(ps, sizeof(S) + 10 * sizeof(char));if (tmp != NULL){ps = tmp;}else{perror("realloc fail");return 1;}//释放内存free(ps->b);ps->b = NULL;free(ps);ps = NULL;return 0;
}

那么既然，用这种平常的写法就能代替，那还何必用柔性数组呢？难道是为了掉更多的头发吗？针对于这两个例子我们来比较一下：

• 好处1：方便内存释放

我们的代码中进行了多次的malloc内存分配，那么我们也要进行相应次数的free释放，次数一旦多了，那么出错的几率也将会提升。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。

• 好处2：利于访问速度

malloc是在内存中开辟空间是一块一块的开辟，如果连续多次那么就会产生许多内存碎片，这样空间利用率就会降低；连续的内存有益于提高访问速度，也有益于减少内存碎片。

5. 结语

这里的柔性数组的讲解，只是我们写代码的一种方式，并讲解了其好处。但不是说空间不连续就难以写代码了，在平时的大部分代码中，我们创建的变量、数组都不是连续的，我们能能将代码优化，当然是更好的。