1 引言

定長數(shù)組包

在平時的開發(fā)中，緩沖區(qū)數(shù)據(jù)收發(fā)時，如果采用緩沖區(qū)定長包，假定大小是 1k，MAX_LENGTH 為 1024。結構體如下：

//??定長緩沖區(qū) struct?max_buffer {int???len;char??data[MAX_LENGTH]; };

數(shù)據(jù)結構的大小 >= sizeof(int) + sizeof(char) * MAX_LENGTH為了防止數(shù)據(jù)溢出的情況，data 的長度一般會設置得足夠大，但也正是因為這樣，才會導致數(shù)組的冗余。

假如發(fā)送 512 字節(jié)的數(shù)據(jù), ?就會浪費 512 個字節(jié)的空間, 平時通信時，大多數(shù)是心跳包，大小遠遠小于 1024，除了浪費空間還消耗很多流量。

內(nèi)存申請：

if?((m_buffer?=?(struct?max_buffer?*)malloc(sizeof(struct?max_buffer)))?!=?NULL) {m_buffer->len?=?CUR_LENGTH;memcpy(m_buffer->data,?"max_buffer?test",?CUR_LENGTH);printf("%d,?%s\n",?m_buffer->len,?m_buffer->data); }

內(nèi)存釋放：

free(m_buffer); m_buffer?=?NULL;

指針數(shù)據(jù)包

為了避免空間上的浪費，我們可以將上面的長度為 MAX_LENGTH 的定長數(shù)組換為指針, 每次使用時動態(tài)的開辟 CUR_LENGTH 大小的空間。數(shù)據(jù)包結構體定義：

struct?point_buffer {int???len;char??*data; };

數(shù)據(jù)結構大小 >= sizeof(int) + sizeof(char *)但在內(nèi)存分配時，需要兩步進行:

• 需為結構體分配一塊內(nèi)存空間;

• 為結構體中的成員變量分配內(nèi)存空間;

內(nèi)存申請：

if?((p_buffer?=?(struct?point_buffer?*)malloc(sizeof(struct?point_buffer)))?!=?NULL) {p_buffer->len?=?CUR_LENGTH;if?((p_buffer->data?=?(char?*)malloc(sizeof(char)?*?CUR_LENGTH))?!=?NULL){memcpy(p_buffer->data,?"point_buffer?test",?CUR_LENGTH);printf("%d,?%s\n",?p_buffer->len,?p_buffer->data);} }

內(nèi)存釋放：

free(p_buffer->data); free(p_buffer); p_buffer?=?NULL;

雖然這樣能夠節(jié)約內(nèi)存，但是兩次分配的內(nèi)存是不連續(xù)的, 需要分別對其進行管理，導致的問題就是需要對結構體和數(shù)據(jù)分別申請和釋放內(nèi)存，這樣對于程序員來說無疑是一個災難，因為這樣很容易導致遺忘釋放內(nèi)存造成內(nèi)存泄露。

有沒有更好的方法呢？那就是今天的主題柔性數(shù)組。

2 柔性數(shù)組

什么是柔性數(shù)組？

柔性數(shù)組成員（flexible array member）也叫伸縮性數(shù)組成員，這種代碼結構產(chǎn)生于對動態(tài)結構體的需求。在日常的編程中，有時候需要在結構體中存放一個長度動態(tài)的字符串，鑒于這種代碼結構所產(chǎn)生的重要作用，C99 甚至把它收入了標準中：

As a special case, the last element of a structure with more than one named member may have an incomplete array type; this is called a flexible array member.

柔性數(shù)組是 C99 標準引入的特性，所以當你的編譯器提示不支持的語法時，請檢查你是否開啟了 C99 選項或更高的版本支持。

C99 標準的定義如下:

struct?test?{short?len;??//?必須至少有一個其它成員char arr[];?//?柔性數(shù)組必須是結構體最后一個成員（也可是其它類型，如：int、double、...） };

• 柔性數(shù)組成員必須定義在結構體里面且為最后元素；

• 結構體中不能單獨只有柔性數(shù)組成員；

• 柔性數(shù)組不占內(nèi)存。

在一個結構體的最后，申明一個長度為空的數(shù)組，就可以使得這個結構體是可變長的。對于編譯器來說，此時長度為 0 的數(shù)組并不占用空間，因為數(shù)組名本身不占空間，它只是一個偏移量，數(shù)組名這個符號本身代表了一個不可修改的地址常量，

但對于這個數(shù)組的大小，我們可以進行動態(tài)分配,對于編譯器而言，數(shù)組名僅僅是一個符號，它不會占用任何空間，它在結構體中，只是代表了一個偏移量，代表一個不可修改的地址常量！

對于柔性數(shù)組的這個特點，很容易構造出變成結構體，如緩沖區(qū)，數(shù)據(jù)包等等， 其實柔性數(shù)組成員在實現(xiàn)跳躍表時有它特別的用法，在Redis的SDS數(shù)據(jù)結構中和跳躍表的實現(xiàn)上，也使用柔性數(shù)組成員。它的主要用途是為了滿足需要變長度的結構體，為了解決使用數(shù)組時內(nèi)存的冗余和數(shù)組的越界問題。

柔性數(shù)組解決引言的例子

//柔性數(shù)組 struct?soft_buffer {int???len;char??data[0]; };

數(shù)據(jù)結構大小 = sizeof(struct soft_buffer) = sizeof(int)，這樣的變長數(shù)組常用于網(wǎng)絡通信中構造不定長數(shù)據(jù)包, 不會浪費空間浪費網(wǎng)絡流量。

申請內(nèi)存：

if?((softbuffer?=?(struct?soft_buffer?*)malloc(sizeof(struct?soft_buffer)?+?sizeof(char)?*?CUR_LENGTH))?!=?NULL) {softbuffer->len?=?CUR_LENGTH;memcpy(softbuffer->data,?"softbuffer?test",?CUR_LENGTH);printf("%d,?%s\n",?softbuffer->len,?softbuffer->data); }

釋放內(nèi)存：

free(softbuffer); softbuffer?=?NULL;

對比使用指針和柔性數(shù)組會發(fā)現(xiàn)，使用柔性數(shù)組的優(yōu)點：

• 由于結構體使用指針地址不連續(xù)（兩次 malloc），柔性數(shù)組地址連續(xù)，只需要一次 malloc，同樣釋放前者需要兩次，后者可以一起釋放。

• 在數(shù)據(jù)拷貝時，結構體使用指針時，必須拷貝它指向的內(nèi)存，內(nèi)存不連續(xù)會存在問題，柔性數(shù)組可以直接拷貝。

• 減少內(nèi)存碎片，由于結構體的柔性數(shù)組和結構體成員的地址是連續(xù)的，即可一同申請內(nèi)存，因此更大程度地避免了內(nèi)存碎片。另外由于該成員本身不占結構體空間，因此，整體而言，比普通的數(shù)組成員占用空間要會稍微小點。

缺點：對結構體格式有要求，必要放在最后，不是唯一成員。

3 總結

在日常編程中，有時需要在結構體中存放一個長度是動態(tài)的字符串(也可能是其他數(shù)據(jù)類型)，可以使用柔性數(shù)組，柔性數(shù)組是一種能夠巧妙地解決數(shù)組內(nèi)存的冗余和數(shù)組的越界問題一種方法。非常值得大家學習和借鑒。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的听说有人不了解柔性数组的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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