Flexible array in C/C++
2024-10-31 18:10:36 #C++ #C #Memory

数据结构，是数据的抽象和组织方式。对程序语言来说，数据结构是内存的解释方式。可变数组，是指大小不固定的数组。可变数组，通常是某个结构体的最后一个成员。可变数组，在通信等场景中有着大量的应用。

ISO C99中的可变数组

可变数组(flexible array member)已经成为ISO C99标准的一部分，在C99的规定中，可变数组的使用存在以下限制:

  1. 可变数组属于incomplete type，仅能为结构体的最后一个成员
  2. 不能有包含可变数组成员的结构体组成的数组
  3. 拥有可变数组成员的结构体不能作为其他结构体的成员
  4. 拥有可变数组成员的结构体还应该拥有至少一个其他命名成员

查看如下代码，C99标准中可变数组的使用

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define SIZE 100

struct Pack {
    int num;
    char data[];
};

int main()
{
    struct Pack *p = (struct Pack *)malloc(SIZE + sizeof(struct Pack));
    p->num = SIZE;
    memset(p->data, 0, sizeof(char) * p->num);
    free(p);
    return 0;
}

可变数组的起始地址，是通过偏移计算出来的。因此可变数组如果长度为0，本身并不占据空间。对于编译器来说，可变数组是无视越界检查的incomplete type，因此，可变数组的使用过程中，需要十分谨慎，不能引起越界访问，否则可能造成各种无法预知的问题。

标准之前的可变数组

在可变数组成为ISO C一部分之前，其使用方式通过是如下方式实现的(以下代码来自Nuttx)

包含可变数组的结构体定义:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
struct tmpfs_file_s
{
  /* First fields must match common TMPFS object layout */

  FAR struct tmpfs_dirent_s *tfo_dirent;
  struct tmpfs_sem_s tfo_exclsem;

  size_t   tfo_alloc;    /* Allocated size of the file object */
  uint8_t  tfo_type;     /* See enum tmpfs_objtype_e */
  uint8_t  tfo_refs;     /* Reference count */

  /* Remaining fields are unique to a directory object */

  uint8_t  tfo_flags;    /* See TFO_FLAG_* definitions */
  size_t   tfo_size;     /* Valid file size */
  uint8_t  tfo_data[1];  /* File data starts here */
};

大小计算方式如下

1
#define SIZEOF_TMPFS_FILE(n) (sizeof(struct tmpfs_file_s) + (n) - 1)

相比于ISO C99的用法，这种用法，要求可变数组的长度至少为1。因此，在计算数组长度的时候，需要减去1，以消除该成员带来的影响，使用方式上则与ISO C99上没有差异。倒不如说，正是由于C语言标准的发展滞后，才会出现这种写法，并最终发展为C语言标准的一部分。

参考

Prev
2024-10-31 18:10:36 #C++ #C #Memory
Next