C語言變長數組data[0]【總結】

1、前言

　　

　　今天在看代碼中遇到一個結構中包含char data[0]，第一次見到時感覺很奇怪，數組的長度怎么可以為零呢？于是上網搜索一下這樣的用法的目的，發現在linux內核中，結構體中經常用到data[0]。這樣設計的目的是讓數組長度是可變的，根據需要進行分配。方便操作，節省空間。

2、data[0]結構

經常遇到的結構形狀如下：

struct buffer
{int data_len;   //長度char data[0];  //起始地址
};

? 在這個結構中，data是一個數組名；但該數組沒有元素；該數組的真實地址緊隨結構體buffer之后，而這個地址就是結構體后面數據的地址（如果給這個結構體分配的內容大于這個結構體實際大小，后面多余的部分就是這個data的內容）；這種聲明方法可以巧妙的實現C語言里的數組擴展。

　　

　　寫個程序對比char data[0]，char *data, char data[]，如下所示：

　

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>

typedef struct
{
    int data_len;
    char data[0];
}buff_st_1;

typedef struct
{
    int data_len;
    char *data;
}buff_st_2;

typedef struct 
{
    int data_len;
    char data[];
}buff_st_3;

int main()
{
    printf("sizeof(buff_st_1)=%u\n", sizeof(buff_st_1));
    printf("sizeof(buff_st_2)=%u\n", sizeof(buff_st_2));
    printf("sizeof(buff_st_3)=%u\n", sizeof(buff_st_3));

    buff_st_1 buff1;
    buff_st_2 buff2;
    buff_st_3 buff3;

    printf("buff1 address:%p,buff1.data_len address:%p,buff1.data address:%p\n",
        &buff1, &(buff1.data_len), buff1.data);

    printf("buff2 address:%p,buff2.data_len address:%p,buff2.data address:%p\n",
        &buff2, &(buff2.data_len), buff2.data);

    printf("buff3 address:%p,buff3.data_len address:%p,buff3.data address:%p\n",
        &buff3, &(buff3.data_len), buff3.data);

    return 0;
}

從結果可以看出data[0]和data[]不占用空間，且地址緊跟在結構后面，而char *data作為指針，占用4個字節，地址不在結構之后。

3、實際當中的用法

???? 在實際程序中，數據的長度很多是未知的，這樣通過變長的數組可以方便的節省空間。對指針操作，方便數據類型的轉換。測試程序如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>

typedef struct
{
    int data_len;
    char data[0];
}buff_st_1;

typedef struct
{
    int data_len;
    char *data;
}buff_st_2;

typedef struct 
{
    int data_len;
    char data[];
}buff_st_3;

typedef struct 
{
    uint32_t id;
    uint32_t age;
}student_st;


void print_stu(const student_st *stu)
{
    printf("id:%u,age:%u\n", stu->id, stu->age);
}

int main()
{
    student_st *stu = (student_st *)malloc(sizeof(student_st));
    stu->id = 100;
    stu->age = 23;

    student_st *tmp = NULL;

    buff_st_1 *buff1 = (buff_st_1 *)malloc(sizeof(buff_st_1) + sizeof(student_st));
    buff1->data_len = sizeof(student_st);
    memcpy(buff1->data, stu, buff1->data_len);
    printf("buff1 address:%p,buff1->data_len address:%p,buff1->data address:%p\n",
        buff1, &(buff1->data_len), buff1->data);

    tmp = (student_st*)buff1->data;
    print_stu(tmp);

    buff_st_2 *buff2 = (buff_st_2 *)malloc(sizeof(buff_st_2));
    buff2->data_len = sizeof(student_st);
    buff2->data = (char *)malloc(buff2->data_len);
    memcpy(buff2->data, stu, buff2->data_len);
    printf("buff2 address:%p,buff2->data_len address:%p,buff2->data address:%p\n",
        buff2, &(buff2->data_len), buff2->data);

    tmp = (student_st *)buff2->data;
    print_stu(tmp);

    buff_st_3 *buff3 = (buff_st_3 *)malloc(sizeof(buff_st_3) + sizeof(student_st));
    buff3->data_len = sizeof(student_st);
    memcpy(buff3->data, stu, buff3->data_len);
    printf("buff3 address:%p,buff3->data_len address:%p,buff3->data address:%p\n",
        buff3, &(buff3->data_len), buff3->data);

    tmp = (student_st*)buff1->data;
    print_stu(tmp);

    free(buff1);

    free(buff2->data);
    free(buff2);

    free(buff3);
    free(stu);
    return 0;
}

程序執行結果如下：
? 采用char *data，需要進行二次分配，操作比較麻煩，很容易造成內存泄漏。而直接采用變長的數組，只需要分配一次，然后進行取值即可以。