变长数组

1、前言

今天在看代码中遇到一个结构中包含char data[0]，第一次见到时感觉很奇怪，数组的长度怎么可以为零呢？于是上网搜索一下这样的用法的目的，发现在linux内核中，结构体中经常用到data[0]。这样设计的目的是让数组长度是可变的，根据需要进行分配。方便操作，节省空间。

2、data[0]结构

经常遇到的结构形状如下：

struct buffer{    int data_len;   //长度    char data[0];  //起始地址};

在这个结构中，data是一个数组名；但该数组没有元素；该数组的真实地址紧随结构体buffer之后，而这个地址就是结构体后面数据的地址（如果给这个结构体分配的内容大于这个结构体实际大小，后面多余的部分就是这个data的内容）；这种声明方法可以巧妙的实现C语言里的数组扩展。

　　

写个程序对比char data[0]，char *data, char data[]，如下所示：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <stdint.h>typedef struct{    int data_len;    char data[0];}buff_st_1;typedef struct{    int data_len;    char *data;}buff_st_2;typedef struct {    int data_len;    char data[];}buff_st_3;int main(){    printf("sizeof(buff_st_1)=%u\n", sizeof(buff_st_1));    printf("sizeof(buff_st_2)=%u\n", sizeof(buff_st_2));    printf("sizeof(buff_st_3)=%u\n", sizeof(buff_st_3));    buff_st_1 buff1;    buff_st_2 buff2;    buff_st_3 buff3;    printf("buff1 address:%p,buff1.data_len address:%p,buff1.data address:%p\n",        &buff1, &(buff1.data_len), buff1.data);    printf("buff2 address:%p,buff2.data_len address:%p,buff2.data address:%p\n",        &buff2, &(buff2.data_len), buff2.data);    printf("buff3 address:%p,buff3.data_len address:%p,buff3.data address:%p\n",        &buff3, &(buff3.data_len), buff3.data);    return 0;}

从结果可以看出data[0]和data[]不占用空间，且地址紧跟在结构后面，而char *data作为指针，占用4个字节，地址不在结构之后。

3、实际当中的用法

在实际程序中，数据的长度很多是未知的，这样通过变长的数组可以方便的节省空间。对指针操作，方便数据类型的转换。测试程序如下：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <stdint.h>typedef struct{    int data_len;    char data[0];}buff_st_1;typedef struct{    int data_len;    char *data;}buff_st_2;typedef struct {    int data_len;    char data[];}buff_st_3;typedef struct {    uint32_t id;    uint32_t age;}student_st;void print_stu(const student_st *stu){    printf("id:%u,age:%u\n", stu->id, stu->age);}int main(){    student_st *stu = (student_st *)malloc(sizeof(student_st));    stu->id = 100;    stu->age = 23;    student_st *tmp = NULL;    buff_st_1 *buff1 = (buff_st_1 *)malloc(sizeof(buff_st_1) + sizeof(student_st));    buff1->data_len = sizeof(student_st);    memcpy(buff1->data, stu, buff1->data_len);    printf("buff1 address:%p,buff1->data_len address:%p,buff1->data address:%p\n",        buff1, &(buff1->data_len), buff1->data);    tmp = (student_st*)buff1->data;    print_stu(tmp);    buff_st_2 *buff2 = (buff_st_2 *)malloc(sizeof(buff_st_2));    buff2->data_len = sizeof(student_st);    buff2->data = (char *)malloc(buff2->data_len);    memcpy(buff2->data, stu, buff2->data_len);    printf("buff2 address:%p,buff2->data_len address:%p,buff2->data address:%p\n",        buff2, &(buff2->data_len), buff2->data);    tmp = (student_st *)buff2->data;    print_stu(tmp);    buff_st_3 *buff3 = (buff_st_3 *)malloc(sizeof(buff_st_3) + sizeof(student_st));    buff3->data_len = sizeof(student_st);    memcpy(buff3->data, stu, buff3->data_len);    printf("buff3 address:%p,buff3->data_len address:%p,buff3->data address:%p\n",        buff3, &(buff3->data_len), buff3->data);    tmp = (student_st*)buff1->data;    print_stu(tmp);    free(buff1);    free(buff2->data);    free(buff2);    free(buff3);    free(stu);    return 0;}

程序执行结果如下：

采用char *data，需要进行二次分配，操作比较麻烦，很容易造成内存泄漏。而直接采用变长的数组，只需要分配一次，然后进行取值即可以。

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