C語言中的柔性數組怎么使用

這篇文章主要講解了“C語言中的柔性數組怎么使用”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“C語言中的柔性數組怎么使用”吧！

1.什么是柔性數組

柔性數組就是大小可以變化的數組。

注意跟C99中的變長數組區分開來，變長數組指的是可以使用變量來指定大小，并且不能初始化的數組，比如：

int n = 0;
scanf("%d", &n);
int arr[n]; // 變長數組

柔性數組是在結構體中聲明的。它滿足：

是結構體的最后一個成員變量。

大小不確定，一般空出來或者用0來填充。

比如：

struct S
{
    char ch;
    double d;
    int arr[];
};

或者：

struct S
{
    char ch;
    double d;
    int arr[0];
};

上面的2中寫法是等價的，但是有些編譯器只支持其中的一種寫法。

在進行如何使用的講解之前，先來思考一個問題：結構體S的大小是多少？也就是說，sizeof(struct S)是多大？

不同的編譯器結果不一定一樣。事實上，sizeof(struct S)計算的是結構體中除了變長數組之外的大小，在VS2022，X64環境下，考慮內存對齊，計算出來的結果是16。

2.柔性數組應該如何使用

為了給柔性數組分配空間，應該使用動態內存管理。假設使用malloc來申請空間，我們應該考慮柔性數組的大小，算出總的大小。

以上面的struct S為例。假設我想要數組arr的大小是10個int，那么要開辟的總大小就是除了柔性數組之外的大小+柔性數組的大小。前面提到了，除了柔性數組之外的大小就是sizeof(struct S)，而柔性數組的大小是10*sizeof(int)，就能如下開辟空間：

struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 10 * sizeof(int));
if (ps == NULL)
{
    // ...
}
// ...

這樣，結構體中的成員數組arr就有了10個int的空間了，我們可以正常的使用這個結構體，只需把成員數組arr當成int arr[10];這樣的數組即可。

當然，之所以叫“柔性數組”，這個數組不僅可以指定初始化的大小，也可以改變大小，畢竟是動態內存開辟出來的。只需要使用realloc即可，新的大小的計算方式和前面一樣，也是sizeof(struct S)+柔性數組新的大小。比如，如果我想把數組的大小擴大成原來的2倍，可以這么寫：

struct S* tmp = (struct S*)realloc(ps, sizeof(struct S) + 20 * sizeof(int));
if (tmp == NULL)
{
    // ...
}
else
{
    ps = tmp;
}
// ...

這樣，ps指向的結構體的最后一個成員數組的容量就變成了20個int。

記住，所有動態申請的內存，在使用結束后，都需要調用free釋放。比如以上的結構體s使用完后，需要free(ps);。

3.柔性數組的替代方案及內存分布對比

其實，我們可以不使用柔性數組實現類似的效果。分析一下，以上的結構體struct S的特點是：

使用動態內存管理，在堆區上申請空間。

有一個成員數組，可以動態的改變大小。

如果不使用柔性數組，而是直接使用動態內存管理的思路，也是可以的。比如：

struct S
{
    char ch;
    double d;
    int* arr;
};

先malloc出一個結構體出來。

struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));
if (ps == NULL)
{
    // ...
}
// ...

接著再malloc出一塊空間，交給arr管理。假設開辟出10個int的空間。

ps->arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (ps->arr == NULL)
{
    // ...
}
// ...

如果想要擴容，直接對ps->arr進行realloc即可。比如，把arr指向的空間擴容成原來的2倍。

int* tmp = (int*)realloc(ps->arr, 20 * sizeof(int));
if (tmp == NULL)
{
    // ...
}
else
{
    ps->arr = tmp;
}

這塊空間使用結束后，記得釋放空間。注意一定要先釋放arr，再釋放ps，因為如果先釋放ps，結構體內的arr就成了野指針，就找不到原來arr指向的空間了，形成了內存泄漏。

free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
free(ps);
pf = NULL;

使用和不使用柔性數組的內存分布對比：

對于柔性數組，動態申請的內存只存放了一個完整的結構體，所有的成員變量（數組）整體上是連續的空間。

不使用柔性數組實現類似的效果，需要先動態開辟出一個結構體，再開辟出另外一塊空間，用結構體的一個成員變量（一個指針）來管理。相當于malloc了2次，有2塊獨立的空間。

4.柔性數組有哪些優點

既然不使用柔性數組也能實現類似的效果，為什么還要使用柔性數組呢？因為柔性數組有以下的2個優點：

• 使用柔性數組只用malloc一次，free一次。如果不使用柔性數組，要malloc兩次，free兩次。在使用上，柔性數組更方便、更簡單。

• 由于柔性數組在整體上只開辟了一塊連續的空間，根據局部性原理，緩存的命中率更高，增加了效率（雖然其實也沒增加多少）。

感謝各位的閱讀，以上就是“C語言中的柔性數組怎么使用”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對C語言中的柔性數組怎么使用這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！