在C语言中，使用strlen和malloc有什么区别？

Question

What's the difference between (1)

char s[5] = {'a', 'b', 'c', 'd', '\0'};
char s2[strlen(s) + 1]; 
strcpy(s2, s);

并且（2）

char s[5] = {'a', 'b', 'c', 'd', '\0'};
char *s2 = malloc(strlen(s) + 1);
strcpy(s2, s);

在什么情况下应该使用它们中的每一个？当你确定数组s是静态大小时，你只能使用第一个吗？

- user3247608

Answer 1

在情况1下，

char s2[strlen(s) + 1]; 

s2 是一个数组。在第二种情况下，

char *s2 = malloc(strlen(s) + 1);

s2是一个指针。

顺便提一下，如果编译器不支持VLA，第一种方法将无法工作。

根据最新标准C11，VLA是一个可选的特性，编译器不必支持。第二种方法是C标准库的一个组成部分，无需任何额外的编译器支持即可使用。

- Sourav Ghosh

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谢谢，我会继续使用malloc方法。 - user3247608

好的，按照您的要求进行翻译：请记得在使用后free()它。祝愉快！ :) - Sourav Ghosh

既然你坚持要“可选”部分，那么你是否知道有哪些符合C11标准的编译器不支持VLA？ - Jens Gustedt

@JensGustedt 不好意思，我个人并不了解这样的编译器。然而，由于这是一个可选功能，可能存在某些编译器支持。此外，在 C99 之前不太可能支持 VLA（我没有考虑 GCC 扩展）。如果我有任何错误，请您指正。 - Sourav Ghosh

当然，“可能存在”。我只是认为这种可能性非常小。所有遵循C99标准的编译器都有它，它们不会自愿去除该功能并扰乱其现有客户。我所知道的唯一一个未采用VLA的主流编译器来自微软公司。而且他们远未使用C11。他们甚至没有符合要求的预处理器。 - Jens Gustedt

Answer 2

您需要考虑三种情况：简单静态分配数组、可变长度数组（VLA，第一个示例）和动态分配数组（第二个示例）。

需考虑的方面很多，没有黑白之分。

实际应用需求：如果项目数量在编译时已知，则通常无需使用动态内存分配（除了在本答案后面提到的大量数据）。请注意，如果程序设计合理，则总是存在最坏情况的上限分配项目数，因为没有程序能处理无限量的数据。根据最坏情况所需的项目数量，你将不得不决定是否使用动态分配。作为经验法则，当项目数量庞大时，请使用动态分配。

在单进程系统（如裸机嵌入式系统）中使用动态内存分配也没有任何意义，因为没有其他共享RAM。这样的系统可以将整个RAM静态分配，因为它可以自由访问100％的系统资源。

性能：静态分配数组是最快的。可变长度数组（VLA）可能不会慢太多，但可能会引入一些额外的开销代码。堆上的动态分配是最慢的，因为它涉及查找、多个函数调用、碎片处理等。

进程内存保留：在所有主流操作系统上，进程具有有限的堆栈和.data/.bss内存。然而，堆远不如此受限，可能仅受限于运行程序的计算机中存在的RAM数量。因此，在分配大量内存时，应始终使用动态内存分配。

安全性：动态内存分配因导致内存泄漏和堆碎片而臭名昭著。在嵌入式系统编程中，由于这些原因，通常完全禁止使用动态内存分配，并且在每个与安全相关的编程标准中也禁止使用。

兼容性/可移植性：可变长度数组（VLA）在C99标准中引入，不会在古老的编译器上编译。在C11中，VLAs不再是必须实现的，尽管实际上我非常怀疑任何C11编译器都会拒绝实现它们。C++不支持VLAs。

我认为，VLA的主要好处不在于分配数组，而是让指针类型更加安全。例如，VLA使得这样的函数成为可能：void func (int x, int y, int array[x][y]) {}，其中array实际上是一个指针，而不是数组。

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一边注释：你提供的两个示例在性能方面都写得很差。它们都应该使用sizeof(s)而不是strlen。

- Lundin

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你最后一段似乎在推荐微观优化。任何现代编译器都会用常量替换 strlen 调用。 - M.M

@MattMcNabb 将事物从运行时转移到编译时不是微观优化，而是良好的编程实践。因为编译时项目会被编译器检查。例如考虑这个错误：static char s[5]; char s2[strlen(s)];。我们成功创建了一个零长度数组。在gcc中编译得很好。 - Lundin

ISO C 中没有“编译时”和“运行时”的区别。我们正在讨论的代码是 strlen(s) + 1，它不可能计算为零。 - M.M

@MattMcNabb 当然有，这些术语只是被称为一些花哨的东西：常量表达式与非常量表达式。正如C标准6.6所说：“常量表达式可以在编译期间而不是运行时进行评估，并且因此可以在任何可以使用常量的地方使用。”至于我的例子，它是一个通用的例子，旨在说明为什么编译时评估更可取。 - Lundin