C语言结构体中的零长数组

C语言结构体中的零长数组

实例

struct A
{
    int len;
    int var[0];
};

struct B
{
    int len;
    int *var;
}

其中，结构体A使用了零长数组，结构体B用了指针。

为什么要用零长数组

我归纳了以下三点原因：

• 节约空间
  在int和指针占4字节的机器上

  sizeof(A) // 4
  sizeof(B) // 8
  

  这是因为A中的var是数组名，B中的var是指针变量，编译器对数组名和指针变量的处理方式不一样。
  我们可以把这些变量名看作一个地址（事实上编译器就是这么看的），编译时，编译器从一个变量名和地址的对应表中读取地址。一个变量名代表一个不变的地址常量。
  数组名就是一个地址常量。虽然指针名也是一个地址常量，但是指针名对应的地址储存的是一个值，这个值是另一个地址，这后一个地址才是数组真正存储的地方。因为数组直接表示目标地址，而指针间接指向目标地址，所以编译器直接把地址记住就行了，不需要再腾出地方存了。

  数组名和指针名都是某个地址常量，但是指针存储的地址可变，所以有指针变量。

• 加快速度
  上面已经说到数组名和指针的区别了。
  现在我们来看看编译器对数组和指针的不同使用方式。
  比如

  数组：
  int a[10];
  printf("%d\n",a[5]);
  
  变量名和地址的对应表 -> a: 0x12345678(目标地址) -> 
  0x12345678 + 5 -> 读取地址 0x12345678 + 5 上的值 -> 输出
  

  指针：
  int *b;
  printf("%d\n",b[5]);
  
  变量名和地址的对应表 -> b: 0x87654321 -> 
  读取地址 0x87654321 上的值 -> 值0x11223344(目标地址) -> 
  0x11223344 + 5 -> 读取地址 0x11223344 + 5 上的值 -> 输出
  

  上述 0x.... 都是某地址

  比起数组，指针多了一步读取指针变量的值，虽然可能快不了多少，但是姑且算一个优点。
  至于为什么我们写代码时对数组和指针的使用方式一样，这就是编译器的功劳了，编译器让我们可以用同样的代码使用数组和指针，但是编译器在真正将它们变成机器语言时可不会把它们看作一样。

  插一嘴，GNU在C++中实现的变长数组使用了类似的方式。

  int i = 10;
  int a[i];
  

• 分配和释放内存时更方便安全

  零长数组：
  struct A *p = (struct A *)malloc(sizeof(struct A) + len * sizeof(int));
  // 输入你要进行的操作
  free(p);
  

  指针：
  struct B *p = (struct B *)malloc(sizeof(struct B));
  p->var = (int *)malloc(len * sizeof(int));
  // 输入你要进行的操作
  free(p->var);
  free(p);
  

  相比零长数组，指针不论是分配还是释放都多了一步，并且如果改成

  free(p);
  free(p->var);
  

  就会出错，产生内存泄漏

  这是因为零长数组的内存是集中分配的，数组就挂在struct A的后面，而指针是分开分配的，不一定连续，你当然可以用下述方式做到同样的效果，但是前面两个优点同样没有。

  struct C
  {
      int len;
      int *var;
  };
  
  struct C *p = (struct C *)malloc(sizeof(struct C) + len * sizeof(int));
  p->var = p + sizeof(struct C);
  // 输入你要进行的操作
  // ! 不能使用 free(p->var);
  free(p);