GNU C的定义长度为0的数组 原文地址:http://blog.csdn.net/ssdsafsdsd/article/details/ 在标准C和C++中,长度为0的数组是被禁止使用的。不过在GNU C中,存在一个非常奇怪的用法,那就是长度为0的数组,比如Array[0];很多人可能觉得不可思议,长度为0的数组是没有什么意义的,不过在这儿,它表示的完全是另外的一层意思,这个特性是不可移植的,所以,如果你致力于编写可移植,或者是稍稍需要跨平台的代码,这些Trick最好还是收起来的好。 在GNU的指南中,它是如此写道: struct line { int length; char contents[0]; }; //…ommit code here { struct line *thisline = (struct line *) malloc (sizeof (struct line) + this_length); thisline->length = this_length; } 这个用法主要用于变长Buffer,struct line的大小为4,结构体中的contents[0]不占用任何空间,甚至是一个指针的空间都不占,contents在这儿只是表示一个常量指针,这个特性是用编译器来实现的,即在使用thisline->contents的时候,这个指针就是表示分配内存地址中的某块buffer,比如 malloc (sizeof (struct line) + this_length)返回的是0x8f00a40,thisline->contents指向的位置就是(0x8f00a40 + sizeof(struct line)),而这儿sizeof(struct line)仅仅是一个int的四字节。 对于这个用法,我们定义的结构体指针可以指向任意长度的内存buffer,这个技巧在变长buffer中使用起来相当方便。 可能有朋友说,为什么不把最后的contents直接定义为一个指针呢?这儿的差别是这样的,如果定义为一个指针,它需要占用4Bytes,并且在申请好内存后必须人为赋地址才可以。如果使用这个用法,这个常量指针不占用空间,并且无需赋值。 但是,方便并不是绝对的,在释放分配的内存的时候,由于函数free会认为*thisline 只是指向一个4字节的指针,即只会释放length的空间,而对于后面占据大头的buffer却视而不见,这个就需要人为干预;而对于后面的声明指针的方式,则可以直接用Free(thisline->contents)的方式释放掉分配的内存。 ASSERT:除非必要,不要轻易使用这个功能,GNU C下可以编译通过,所以你在使用vc++,那就不用尝试了,编译都无法通过。 总结: 用途 :长度为0的数组的主要用途是为了满足需要变长度 的结构体。 用法 :在一个结构体的最后 ,申明一个长度为0的数组,就可以使得这个结构体是可变长的。对于 编译器来说,此时长度为0的数组并不占用空间,因为数组名本身不占空间,它只是一个偏移量, 数组名这个符号本身代 表了一个不可修改的地址常量 (注意:数组名永远都不会是指针! ),但对于这个数组的大小,我们可以进行动态分配。例如: typedef struct{ int len; char data[0]; }test_t; int my_length = 10; test_t *p_test = (test_t *)malloc(sizeof(test_t) + my_length); p_test->len = my_length; …… free(p_test); 之后对于结构体中的数组可以像一般的数组一样进行访问。 注意 :如果结构体是通过calloc、malloc或 者new等动态分配方式生成,在不需要时要释放相应的空间。 优点 :比起在结构体中声明一个指针变量、再进行动态分 配的办法,这种方法效率要高。因为在访问数组内容时,不需要间接访问,避免了两次访存。 缺点 :在结构体中,数组为0的数组必须在最后声明,使 用上有一定限制。 另一篇解释: 在Linux系统里,/usr/include/linux/if_pppox.h里面有这样一个结构: struct pppoe_tag { __u16 tag_type; __u16 tag_len; char tag_data[0]; } __attribute ((packed)); 最 后一个成员为可变长的数组,对于TLV(Type-Length-Value)形式的结构,或者其他需要变长度的结构体,用这种方式定义最好。使用起来非 常方便,创建时,malloc一段结构体大小加上可变长数据长度的空间给它,可变长部分可按数组的方式访问,释放时,直接把整个结构体free掉就可以 了。例子如下: struct pppoe_tag *sample_tag; __u16 sample_tag_len = 10; sample_tag = (struct pppoe_tag *)malloc(sizeof(struct pppoe_tag)+sizeof(char)*sample_tag_len); sample_tag->tag_type = 0xffff; sample_tag->tag_len = sample_tag_len; sample_tag->tag_data[0]=…. … 释放时, free(sample_tag) 是否可以用 char *tag_data 代替呢?其实它和 char *tag_data 是有很大的区别,为了说明这个问题,我写了以下的程序: 例1:test_size.c 10 struct tag1 20 { 30 int a; 40 int b; 50 }__attribute ((packed)); 60 70 struct tag2 80 { 90 int a; 100 int b; 110 char *c; 120 }__attribute ((packed)); 130 140 struct tag3 150 { 160 int a; 170 int b; 180 char c[0]; 190 }__attribute ((packed)); 200 210 struct tag4 220 { 230 int a; 240 int b; 250 char c[1]; 260 }__attribute ((packed)); 270 280 int main() 290 { 300 struct tag2 l_tag2; 310 struct tag3 l_tag3; 320 struct tag4 l_tag4; 330 340 memset(&l_tag2,0,sizeof(struct tag2)); 350 memset(&l_tag3,0,sizeof(struct tag3)); 360 memset(&l_tag4,0,sizeof(struct tag4)); 370 380 printf(“size of tag1 = %d ”,sizeof(struct tag1)); 390 printf(“size of tag2 = %d ”,sizeof(struct tag2)); 400 printf(“size of tag3 = %d ”,sizeof(struct tag3)); 410 420 printf(“l_tag2 = %p,&l_tag2.c = %p,l_tag2.c = %p ”,&l_tag2,&l_tag2.c,l_tag2.c); 430 printf(“l_tag3 = %p,l_tag3.c = %p ”,&l_tag3,l_tag3.c); 440 printf(“l_tag4 = %p,l_tag4.c = %p ”,&l_tag4,l_tag4.c); 450 exit(0); 460 } __attribute ((packed)) 是为了强制不进行4字节对齐,这样比较容易说明问题。 程序的运行结果如下: size of tag1 = 8 size of tag2 = 12 size of tag3 = 8 size of tag4 = 9 l_tag2 = 0xbffffad0,&l_tag2.c = 0xbffffad8,l_tag2.c = (nil) l_tag3 = 0xbffffac8,l_tag3.c = 0xbffffad0 l_tag4 = 0xbffffabc,l_tag4.c = 0xbffffac4 从上面程序和运行结果可以看出:tag1本身包括两个32位整数,所以占了8个字节的空间。 tag2包括了两个32位的整数,外加一个char *的指针,所以占了12个字节。tag3才是真正看出char c[0]和char *c的区别,char c[0]中的c并不是指针,是一个偏移量,这个偏移量指向的是a、b后面紧接着的空间,所以它其实并不占用任何空间。tag4更加补充说明了这一点。所 以,上面的struct pppoe_tag的最后一个成员如果 用char *tag_data定义,除了会占用多4个字节的指针变量外,用起来会比较不方便 : 方法一,创建时,可以首先为struct pppoe_tag分配一块内存,再为tag_data分配内存,这样在释放时,要首先释放tag_data占用的内存,再释放pppoe_tag占用的内存; 方法二,创建时,直接为struct pppoe_tag分配一块struct pppoe_tag大小加上tag_data的内存,从例一的420行可以看出,tag_data的内容要进行初始化,要让tag_data指向strct pppoe_tag后面的内存。 struct pppoe_tag { __u16 tag_type; __u16 tag_len; char *tag_data; } __attribute ((packed)); struct pppoe_tag *sample_tag; __u16 sample_tag_len = 10; 方法一: sample_tag = (struct pppoe_tag *)malloc(sizeof(struct pppoe_tag)); sample_tag->tag_len = sample_tag_len; sample_tag->tag_data = malloc(sizeof(char)*sample_tag_len); sample_tag->tag_data[0]=… 释放时: free(sample_tag->tag_data); free(sample_tag); 方法二: sample_tag = (struct pppoe_tag *)malloc(sizeof(struct pppoe_tag)+sizeof(char)*sample_tag_len); sample_tag->tag_len = sample_tag_len; sample_tag->tag_data = ((char *)sample_tag)+sizeof(struct pppoe_tag); sample_tag->tag_data[0]=… 释放时: free(sample_tag); 所以无论使用那种方法,都没有char tag_data[0]这样的定义来得方便。 讲了这么多,其实本质上涉及到的是一个C语言里面的数组和指针的区别问题。char a[1]里面的a和char *b的b相同吗?《 Programming Abstractions in C》(Roberts, E. S.,机械工业出版社,2004.6)82页里面说:“arr is defined to be identical to &arr[0]”。也就是说,char a[1]里面的a实际是一个常量,等于&a[0]。而char *b是有一个实实在在的指针变量b存在。 所以,a=b是不允许的,而b=a是允许的。 两种变量都支持下标式的访问,那么对于a[0]和b[0]本质上是否有区别?我们可以通过一个例子来说明。 例二: 10 #include <stdio.h> 20 #include <stdlib.h> 30 40 int main() 50 { 60 char a[10]; 70 char *b; 80 90 a[2]=0xfe; 100 b[2]=0xfe; 110 exit(0); 120 } 编译后,用objdump可以看到它的汇编: 080483f0 <main>: 80483f0: 55 push %ebp 80483f1: 89 e5 mov %esp,%ebp 80483f3: 83 ec 18 sub 0x18,0x18,0xfe,0xfffffff6(%ebp) 80483fa: 8b 45 f0 mov 0xfffffff0(%ebp),%eax 80483fd: 83 c0 02 add $0x2,%eax : c6 00 fe movb 0xfe,(0xfe,(0xfffffff4,%esp : 6a 00 push 0x0:e8f3feffffcall<init+0x68>d:83c410add0x0:e8f3feffffcall<init+0x68>d:83c410add0x10,%esp : c9 leave : c3 ret : 8d b4 26 00 00 00 00 lea 0x0(%esi,1),%esi : 8d bc 27 00 00 00 00 lea 0x0(%edi,1),%edi 可以看出,a[2]=0xfe是直接寻址,直接将0xfe写入&a[0]+2的地址,而b[2]=0xfe是间接寻址,先将b的内容(地址)拿出来,加2,再0xfe写入计算出来的地址。所以a[0]和b[0]本质上是不同的。 但当数组作为参数时,和指针就没有区别了。 int do1(char a[],int len); int do2(char *a,int len); 这两个函数中的a并无任何区别。都是实实在在存在的指针变量。 顺便再说一下,对于struct pppoe_tag的最后一个成员的定义是char tag_data[0],某些编译器不支持长度为0的数组的定义,在这种情况下,只能将它定义成char tag_data[1],使用方法相同。 总结:通过上面的转载的文章,可以清晰的发现,这种方法的优势其实就是为了简化内存的管理, 我们假设在理想的内存状态下,那么分配的内存空间,可以是按序下来的(当然,实际因为内存碎片等的原因会不同的)我们可以利用最后一个数组的指针直接无间 隔的跳到分配的数组缓冲区,这在LINUX下非常常见,在WINDOWS下的我只是在MFC里见过类似的,别的情况下记不清楚了,只记得MFC里的是这么 讲的,可以用分配的结构体的指针直接+1.
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