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  • C柔性数组

     柔性数组成员

    柔性数组
    1、允许结构中包含一个大小可变的数组,sizeof返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
    2、包含柔性数组成员的结构要使用malloc()函数进行内存的动态分配。分配的内存大于结构体的大小。
    3、柔性数组的定义
    typedef strcut type
    {
     int i;
     int a[];
    }type_a;
    4、type_a *p=(type_a *)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));
    5、p->a[n]直接访问数组。
    6、free释放内存
     
    struct结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组,但是柔性数组前面必须有一个其他成员。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。
     
    sizeof(type)只有4.
    type *p= (type*)malloc(sizeof(type)+100*sizeof(int));
    p->a[n] 方便的访问数组。
    在讲述柔性数组成员之前,首先要介绍一下不完整类型(incomplete type)。不完整类型是这样一种类型,它缺乏足够的信息例如长度去描述一个完整的对象。
     
    6.2.5 Types
     
    incomplete types (types that describe objects but lack information needed to determine their sizes).
     
    C与C++关于不完整类型的语义是一样的。
     
    基本上没有什么书介绍过不完整类型,很多人初次遇到这个概念时脑袋会一片空白。事实上我们在实际的工程设计中经常使用不完整类型,只不过不知道有这么个概念而已。前向声明就是一种常用的不完整类型:
     
    class base;
     
    struct test;
     
    base和test只给出了声明,没有给出定义。不完整类型必须通过某种方式补充完整,才能使用它们进行实例化,否则只能用于定义指针或引用,因为此时实例化的是指针或引用本身,不是base或test对象。
     
    一个未知长度的数组也属于不完整类型:
     
    extern int a[];
     
    extern不能去掉,因为数组的长度未知,不能作为定义出现。不完整类型的数组可以通过几种方式补充完整才能使用,大括号形式的初始化就是其中一种方式:
     
    int a[] = { 10, 20 };
     
    柔性数组成员(flexible array member)也叫伸缩性数组成员,它的出现反映了C程序员对精炼代码的极致追求。这种代码结构产生于对动态结构体的需求。在日常的编程中,有时候需要在结构体中存放一个长度动态的字符串,一般的做法,是在结构体中定义一个指针成员,这个指针成员指向该字符串所在的动态内存空间,例如:
    struct test
    {
           int a;
           double b;
           char *p;
    };
     
    p指向字符串。这种方法造成字符串与结构体是分离的,不利于操作,如果把字符串跟结构体直接连在一起,不是更好吗?于是,可以把代码修改为这样:
     
    char a[] = “hello world”;
    struct test *PntTest = ( struct test* )malloc( sizeof( struct test ) + strlen( a ) + 1 );
    strcpy( PntTest + 1, a );
     
    这样一来,( char* )( PntTest + 1 )就是字符串“hello world”的地址了。这时候p成了多余的东西,可以去掉。但是,又产生了另外一个问题:老是使用( char* )( PntTest + 1 )不方便。如果能够找出一种方法,既能直接引用该字符串,又不占用结构体的空间,就完美了,符合这种条件的代码结构应该是一个非对象的符号地址,在结构体的尾部放置一个0长度的数组是一个绝妙的解决方案。不过,C/C++标准规定不能定义长度为0的数组,因此,有些编译器就把0长度的数组成员作为自己的非标准扩展,例如:
     
    struct test
    {
           int a;
           double b;
           char c[0];
    };
     
    c就叫柔性数组成员,如果把PntTest指向的动态分配内存看作一个整体,c就是一个长度可以动态变化的结构体成员,柔性一词来源于此。c的长度为0,因此它不占用test的空间,同时PntTest->c就是“hello world”的首地址,不需要再使用( char* )( PntTest + 1 )这么丑陋的语法了。
     
    鉴于这种代码结构所产生的重要作用,C99甚至把它收入了标准中:
     
    6.7.2.1 Structure and union specifiers
     
    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.
     
    C99使用不完整类型实现柔性数组成员,标准形式是这样的:
     
    struct test
    {
           int a;
           double b;
           char c[];
    };
     
    c同样不占用test的空间,只作为一个符号地址存在,而且必须是结构体的最后一个成员。柔性数组成员不仅可以用于字符数组,还可以是元素为其它类型的数组,例如:
     
    struct test
    {
           int a;
           double b;
           float c[];
    };
     
    应当尽量使用标准形式,在非C99的场合,可以使用指针方法。有些人使用char a[1],这是非常不可取的,把这样的a用作柔性数组成员会发生越界行为,虽然C/C++标准并没有规定编译器应当检查越界,但也没有规定不能检查越界,为了一个小小的指针空间而牺牲移植性,是不值得的。
    简化版应用场景:有一串不同类型,不同大小的数据需要传输,某通信协议支持x byte的数据包长度,将这一串数据封装成不大于x byte的数据包依次传输,如何设计数据包的封装和解析?
    
    设计数据包:为了方便对端解析,设计数据包有头部和数据两段,头部用结构体的元素表示,需要什么信息则添加一个元素定义,数据段用柔性数组,是为了保证头部和数据段得内存保持连续,如下所示:
    [html] view plaincopyprint?
    typedef struct node_s {  
        int type;        /* 头部,可根据实际情况添加元素 */  
        int len;         /* 头部,标识数据段已使用的长度 */  
        char value[0];   /* 数据段,柔性数组 */  
    } node_t;  
    所以,柔性数组实现扩展长度的结构体一句话概括就是:在结构体的最后加上一个长度为零的char数组。
    
    用sizeof(node_t)可以发现,柔性数组是不占内存空间的。
    
    
    
    如何添加一段数据到数据包呢?
    
    1,初始化:
    
    [cpp] view plaincopyprint?
    #define MAX_INFO_SIZE (x - sizeof(node_t))  
    [cpp] view plaincopyprint?
    node_t *nodeinfo;  
    char *mark;  
    node_info = (node_t *)malloc(sizeof(node_t) + MAX_INFO_SIZE);  
    if (node_info == NULL) {  
        mem_error();  
    }  
    [cpp] view plaincopyprint?
    memset(node_info, 0, sizeof(node_t) + MAX_INFO_SIZE);  
    node_info->type = your_type;  
    node_info->len = 0;  
    mark = &node_info->value;  
    
    
    即是:申请一段内存,初始化,将数据段的标志位mark指向value地址,还没有添加数据,所以len为0;
    
    2,添加数据
    
    [cpp] view plaincopyprint?
    for (data = x; data < y; data = next(x)) { <span style="white-space:pre">    </span>/* 遍历那串数据,简化版 */  
        len = get_data_len(data);  
        if (node_info->len + len <= MAX_INFO_SIZE) {  
            memcpy(mark, data, len);  
            mark += len;  
            node_info->len += len;  
        } else {  
            send(node_info); <span style="white-space:pre">         </span>/* 调用某协议发送出数据,简化版 */  
      
            memset(node_info, 0, sizeof(node_t) + MAX_INFO_SIZE);  
            node_info->type = your_type;  
            node_info->len = 0;  
            mark = &node_info->value;  
            memcpy(mark, data, len);  
            mark += len;  
            node_info->len += len;   
        }  
    }  
    send(node_info); <span style="white-space:pre">             </span>/* 发送最后一个数据包 */  
    
    
    添加数据的操作即是:将数据拷贝到数据段,记录添加的长度,移动标记位以便下次添加。如果数据达到数据包最大值,发送掉这个包,然后继续添加操作。
    
    这样,每个不大于x byte的数据包都填充好了data数据,并且利用通信机制发送到了另一个地方。
    
    那“另一个地方”接收到了这个不大于x byte的数据包,如何从数据包里解析出data数据来呢?
    
    3,解析数据
    
    假设某台机器得到了这个数据包,要查看数据包里每个data的内容,如何解析?
    
    [cpp] view plaincopyprint?
    node_t *node_info;  
    char *buf;  
    int len;  
    node_t *node_info;  
    get_info(node_info);         /* 让node_info得到了那个不大于x byte的数据包,简化版 */  
    for (buf = node_info->value; buf < node_info->value + node_info->len; buf += len) {  
        data = (data_t *)buf;    /* 从数据包里取到了一个data */  
        op(data);                /* 查看数据包,简化版 */  
        len = get_data_len(data);   
    }  
    
    
    以上,利用柔性数组构造一个数据包,并进行封包,发包,解包的操作就完成了!
    
    在实际生产应用中,要对数据包的头部扩展,其他的每一个操作都不会像例子的伪代码那样简单,但原理是一样的。
    
    
    如果没有用过柔性数组的童鞋,可以思考一下:
    
    为什么最后一个原始是0元素的数组而不是指针呢?假如不是C99怎么办?
    c99之 柔性数组成员
    
    时间:2012-09-07 13:18来源:Internet 作者:Internet 点击:次
    
     
    在讲述柔性数组成员之前,首先要介绍一下不完整类型(incomplete type)。不完整类型是这样一种类型,它缺乏足够的信息例如长度去描述一个完整的对象。 6.2.5 Types inco
    在讲述柔性数组成员之前,首先要介绍一下不完整类型(incomplete type)。不完整类型是这样一种类型,它缺乏足够的信息例如长度去描述一个完整的对象。
    
    6.2.5 Types
    
    incomplete types (types that describe objects but lack information needed to determine their sizes).
    
     
    
    C与C++关于不完整类型的语义是一样的。
    
     
    
    前向声明就是一种常用的不完整类型:
    
    class base;
    
    struct test;
    
     
    
    base和test只给出了声明,没有给出定义。不完整类型必须通过某种方式补充完整,才能使用它们进行实例化,否则只能用于定义指针或引用,因为此时实例化的是指针或引用本身,不是base或test对象。
    
     
    
    一个未知长度的数组也属于不完整类型:
    
    extern int a[];
    
     
    
    extern不能去掉,因为数组的长度未知,不能作为定义出现。不完整类型的数组可以通过几种方式补充完整才能使用,大括号形式的初始化就是其中一种方式:
    
    int a[] = { 10, 20 };
    
     
    
    柔性数组成员(flexible array member)也叫伸缩性数组成员,它的出现反映了C程序员对精炼代码的极致追求。这种代码结构产生于对动态结构体的需求。在日常的编程中,有时候需要在结构体中存放一个长度动态的字符串,一般的做法,是在结构体中定义一个指针成员,这个指针成员指向该字符串所在的动态内存空间,例如:
    
     
    
    struct test
    
    {
    
           int a;
    
           double b;
    
           char *p;
    
    };
    
     
    
    p指向字符串。这种方法造成字符串与结构体是分离的,不利于操作,如果把字符串跟结构体直接连在一起,不是更好吗?于是,可以把代码修改为这样:
    
     
    
    char a[] = “hello world”;
    
     
    
    struct test *PntTest = ( struct test* )malloc( sizeof( struct test ) + strlen( a ) + 1 );
    
    strcpy( PntTest + 1, a );
    
     
    
    这样一来,( char* )( PntTest + 1 )就是字符串“hello world”的地址了(已经忽略p)。这时候p成了多余的东西,可以去掉。但是,又产生了另外一个问题:老是使用( char* )( PntTest + 1 )不方便。如果能够找出一种方法,既能直接引用该字符串,又不占用结构体的空间,就完美了,符合这种条件的代码结构应该是一个非对象的符号地址,在结构体的尾部放置一个0长度的数组是一个绝妙的解决方案。不过,C/C++标准规定不能定义长度为0的数组,因此,有些编译器就把0长度的数组成员作为自己的非标准扩展,例如:
    
     
    
    struct test
    
    {
    
           int a;
    
           double b;
    
           char c[0];
    
    };
    
     
    
    c就叫柔性数组成员,如果把PntTest指向的动态分配内存看作一个整体,c就是一个长度可以动态变化的结构体成员,柔性一词来源于此。c的长度为0,因此它不占用test的空间,同时PntTest->c就是“hello world”的首地址,不需要再使用( char* )( PntTest + 1 )这么丑陋的语法了。
    
     
    
    鉴于这种代码结构所产生的重要作用,C99甚至把它收入了标准中:
    
    6.7.2.1 Structure and union specifiers
    
     
    
    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.
    
     
    
    C99使用不完整类型实现柔性数组成员,标准形式是这样的:
    
     
    
    struct test
    
    {
    
           int a;
    
           double b;
    
           char c[];
    
    };
    
     
    
    c同样不占用test的空间,只作为一个符号地址存在,而且必须是结构体的最后一个成员。柔性数组成员不仅可以用于字符数组,还可以是元素为其它类型的数组,例如:
    
     
    
    struct test
    
     
    
    {
    
           int a;
    
           double b;
    
           float c[];
    
    };
    
     
    
    应当尽量使用标准形式,在非C99的场合,可以使用指针方法。有些人使用char a[1],这是非常不可取的,把这样的a用作柔性数组成员会发生越界行为,虽然C/C++标准并没有规定编译器应当检查越界,但也没有规定不能检查越界,为了一个小小的指针空间而牺牲移植性,是不值得的。
    
     
    
     
    
    柔性数组到底如何使用呢?看下面例子:
    
    typedef struct st_type
    
    {
    
    int i;
    
    int a[0];
    
    }type_a;
    
    有些编译器会报错无法编译可以改成:
    
    typedef struct st_type
    
    {
    
    int i;
    
    int a[];
    
    }type_a;
    
    这样我们就可以定义一个可变长的结构体,用 sizeof(type_a)得到的只有 4,就是
    sizeof(i)=sizeof(int)。那个 0 个元素的数组没有占用空间,而后我们可以进行变长操作了。通
    过如下表达式给结构体分配内存:
    type_a *p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));这样我们为结构体指针 p 分配了一块内存。用 p->item[n]就能简单地访问可变长元素。
    但是这时候我们再用 sizeof(*p)测试结构体的大小,发现仍然为 4。是不是很诡异?我们
    不是给这个数组分配了空间么?
    别急,先回忆一下我们前面讲过的“模子” 。在定义这个结构体的时候,模子的大小就
    已经确定不包含柔性数组的内存大小。柔性数组只是编外人员,不占结构体的编制。只是说
    在使用柔性数组时需要把它当作结构体的一个成员,仅此而已。再说白点,柔性数组其实与
    结构体没什么关系,只是“挂羊头卖狗肉”而已,算不得结构体的正式成员。
    需要说明的是:C89不支持这种东西,C99把它作为一种特例加入了标准。但是,C99
    所支持的是 incomplete type,而不是 zero array,形同 int item[0];这种形式是非法的,C99支持的形式是形同 int item[];只不过有些编译器把 int item[0];作为非标准扩展来支持,而且在C99发布之前已经有了这种非标准扩展了,C99发布之后,有些编译器把两者合而为一了。当然,上面既然用 malloc函数分配了内存,肯定就需要用 free函数来释放内存:
    free(p);
    经过上面的讲解,相信你已经掌握了这个看起来似乎很神秘的东西。不过实在要是没
    掌握也无所谓,这个东西实在很少用。
    
     
    
     
    
    【柔性数组结构成员
    
      C99中,结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组,这就叫做柔性数组成员,但结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。柔性数组成员允许结构中包含一个大小可变的数组。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。】
    
     
    
    C语言版:
    
    type_a *p = (type_a*)malloc(sizeof(type_a)+100*sizeof(int));
    
    C++语言版:
    
    type_a *p = (type_a*)new char[sizeof(type_a)+100*sizeof(int)];
    
     
    
    而释放同样简单:
    
    C语言版:
    
    free(p);
    
    C++语言版:
    
    delete []p;
    
     
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