柔性数组+总结C/C++中程序内存区域划分

柔性数组

• 一.柔性数组
• • 1.柔性数组的定义
  • 2.柔性数组的特点
  • 3.柔性数组的使用
  • 4.柔性数组的优势
• 二.总结C/C++中程序内存区域划分

前言：也许你从来没有听说过柔性数组这个概念，但是它确实是存在的。

一.柔性数组

1.柔性数组的定义

• C99中，结构体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』。

代码如下：

//在VS中以下两种都支持（其它编译器可以尝试都试试看）
//第一种
struct S
{
	int n;
	char c;
	int arr[];//未知大小的数组 - arr就是柔性数组
};
//第二种
struct S
{
	int n;
	char c;
	int arr[0];//未知大小的数组 - arr就是柔性数组
};

2.柔性数组的特点

1. 结构中的柔性数组成员前面必须至少有一个其他成员。
2. sizeof返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
3. 包含柔性数组成员的结构体变量用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体的大小，以适应柔性数组的预期大小。

包含柔性数组成员的结构体大小：

#include<stdio.h>
struct S
{
	int n;
	int arr[];
};
int main()
{
	printf("%zd\n", sizeof(struct S));//4个字节
	return 0;
}

3.柔性数组的使用

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
struct S
{
	int n;
	int arr[];
};
int main()
{
	//开辟空间
	struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 20 * sizeof(int));
	if (ps == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}

	//使用这块空间
	ps->n = 100;
	printf("n=%d\n", ps->n);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 20; i++)
	{
		ps->arr[i] = i + 1;
	}
	printf("调整前的数组arr的元素值：\n");
	for (i = 0; i < 20; i++)
	{
		printf("%d ", ps->arr[i]);
	}
	printf("\n");

	//调整ps指向空间的大小空间
	struct S* ptr = (struct S*)realloc(ps, sizeof(struct S) + 40 * sizeof(int));
	if (ptr != NULL)
	{
		ps = ptr;
		ptr = NULL;
	}
	else
	{
		return 1;
	}

	//使用调整后的这块空间
	for (i = 0; i < 40; i++)
	{
		ps->arr[i] = i + 21;
	}
	printf("调整后的数组arr的元素值：\n");
	for (i = 0; i < 40; i++)
	{
		printf("%d ", ps->arr[i]);
	}

	//释放空间
	free(ps);
	ps = NULL;
	return 0;
}

4.柔性数组的优势

如果要达到柔性数组的效果，也可以使用以下的代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
struct S
{
	int n;
	int* arr;
};
int main()
{
	//在堆区开辟空间
	struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));
	if (ps == NULL)
	{
		perror("malloc");
		return 1;
	}

	//开辟指针arr指向的空间
	int* temp = (int*)malloc(20 * sizeof(int));
	if (temp != NULL)
	{
		ps->arr = temp;
	}
	else
	{
		return 1;
	}

	//使用空间
	ps->n = 100;
	printf("n=%d\n", ps->n);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 20; i++)
	{
		ps->arr[i] = i + 1;
	}
	printf("调整前的数组arr的元素值：\n");
	for (i = 0; i < 20; i++)
	{
		printf("%d ", ps->arr[i]);
	}
	printf("\n");

	//调整空间
	temp = (int*)realloc(ps->arr, 40 * sizeof(int));
	if (temp != NULL)
	{
		ps->arr = temp;
	}
	else
	{
		perror("realloc");
		return 1;
	}

	//使用调整后的这块空间
	for (i = 0; i < 40; i++)
	{
		ps->arr[i] = i + 21;
	}
	printf("调整后的数组arr的元素值：\n");
	for (i = 0; i < 40; i++)
	{
		printf("%d ", ps->arr[i]);
	}

	//释放空间(先释放ps->arr再释放ps)
	free(ps->arr);
	ps->arr = NULL;
	free(ps);
	ps = NULL;
	return 0;
}

柔性数组有两个好处：

1. 方便内存释放：如果我们的代码是在一个给别人用的函数中，你在里面做了⼆次内存分配，并把整个结构体返回给用户。用户调用free可以释放结构体，但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以你不能指望用户来发现这个事。如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存一次性分配好了，并返回给用户一个结构体指针，用户做一次free就可以把所有的内存也给释放掉。
2. 有利于访问速度：连续的内存有益于提高访问速度，也有益于减少内存碎片。

二.总结C/C++中程序内存区域划分

C/C++程序内存分配的几个区域：

1. 栈区（stack）：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。栈区主要存放运行函数和分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。《函数栈帧的创建和销毁》
2. 堆区（heap）：一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由操作系统（ Operating System）回收。分配方式类似于链表。
3. 数据段（静态区）：存放全局变量、静态数据（static）。程序结束后由系统释放。
4. 代码段：存放函数体（类成员函数和全局函数）的二进制代码。程序结束后由系统回收。

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