结构体中使用指针和零元素数组的区别

Question

这两种实现有何不同：

struct queue {
    int a;
    int b;
    q_info *array;
};

并且

struct queue {
    int a;
    int b;
    q_info array[0];
};

- AbhinavChoudhury

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你想对 q_info array[0]; 做什么聪明的事情？ - Stephane Rolland

它们的不同之处在于 T array[0] 是未定义行为。 - user529758

值得注意的是，[0] 是非标准用法（尽管被 gcc 和 msvc 支持）。据我记得，C99 允许使用 some_type some_array[]; 来达到同样的目的。在此之前，通常会使用 [1]，稍后再通过 sizeof 进行操作。 - keltar

@keltar 的确，6.7.5.2:1 在“Constraints”（约束）部分中，因此需要符合标准的编译器发出诊断，但之后发生的行为是未定义的（顺便说一下，GCC并不发出诊断）。 - Pascal Cuoq

@keltar 至少 [0] 明确表明期望发生某些魔法。标准兼容的声明 [1]，其中预期使用可变数组成员，通常在结构体的后续使用中会出现未定义的行为：http://blog.frama-c.com/index.php?post/2013/07/31/From-Pascal-strings-to-Python-tuples - Pascal Cuoq

Answer 1

第二个struct没有使用零元素数组——这是在C99之前制作灵活数组成员的技巧。区别在于，在第一个片段中，您需要两个malloc——一个为struct，另一个为array；而在第二个片段中，您可以在单个malloc中完成两者：

size_t num_entries = 100;
struct queue *myQueue = malloc(sizeof(struct queue)+sizeof(q_info)*num_entries);

代替

size_t num_entries = 100;
struct queue *myQueue = malloc(sizeof(struct queue));
myQueue->array = malloc(sizeof(q_info)*num_entries);

这样可以减少dealloc次数，提供更好的引用局部性，并且还可以节省一个指针的空间。

从C99开始，您可以在数组成员声明中省略零：

struct queue {
    int a;
    int b;
    q_info array[];
};

- Sergey Kalinichenko

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标准C从未允许零大小的数组成员（在我看来很不幸）；在C99之前，如果想避免未定义行为，就必须使用大小为MAX_QUEUE_SIZE的数组，并分配sizeof(queue)-sizeof(elementType)(MAX_QUEUE_SIZE-num_entries)字节。许多代码使用大小为1并分配sizeof(queue)+sizeof(elementType)(num_entries-1)字节，但有时会分配比所需更多的空间，并且是未定义行为（尽管幸运的是编译器通常会使其表现如预期）。 - supercat

Answer 2

以下是完全不同的两个东西：

• 第一个包含指向一个外部数组的指针。
• 第二个是一个内联数组，恰好有零个元素。

人们这样做的原因是它更加节省空间。你只需过度分配结构体需要的内存，然后假装数组比声明的元素多 - 编译器不会介意（通常）。

这也意味着你少了一个要解引用的指针，并且你可以为结构体和数组分配和释放内存。

显然，这个技巧只适用于数组是结构体中的最后一个元素时。

- ams

Answer 3

在第一个中，实际上在struct queue中分配了一个指针，并且sizeof(struct queue) == 2 * sizeof(int) + sizeof(q_info*)

在第二个中，实际上没有指针或任何名为array的东西存在于struct queue中，而sizeof(struct queue) == 2 * sizeof(int)。这被称为一种巧妙地引用数据的技巧，使用array可以方便地在之前或之后引用数据。我在实现内存分配器时使用了这个技巧。

- starrify

Answer 4

对于大小为零的数组成员，当你分配结构体时可以分配比struct queue的大小更多的内存（例如malloc(sizeof(struct queue) + sizeof(q_info) * 10)），以便拥有一个连续的内存区域可供使用。然后该数组将成为已分配内存的一部分，对于上述例子的分配，它包含了十个q_info条目。

对于指针，你需要进行两次分配，一次用于queue结构体，一次用于array成员。当然，你还需要调用两次free函数，一次用于array指针，一次用于结构体。

但是，一旦分配完成，这两者可以被相同地使用。

- Some programmer dude

Answer 5

q_info array[0];

由于自动转换，它会衰减为指针。但是，它是不可分配的。你不能说

array = <some address of an object>;

之后。

- Hrishi