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C语言学习-24-柔性数组

news 2025/8/29 8:56:33

一、自由抒发

二、offsetof宏函数

1、作用

2、头文件

3、定义

4、参数介绍

三、实验模拟

1、测试代码

2、实验效果

四、优点与缺点

1、柔性数组的优点

2、柔性数组的缺点

一、自由抒发

最近在摸索PG数据库源码时，发现一种之前没有用到过的C语言特性-柔性数组，它允许在结构体的末尾定义一个长度未知的数组。此特性比较适合需要动态管理内存的场景。

二、offsetof宏函数

再讲柔性数组数组之前，我们先了解一下offsetof宏函数，对于后面的实验有帮助。

1、作用

计算结构体中某个成员相对于结构体起始地址的偏移量（以字节为单位）。

2、头文件

#include <stddef.h>

3、定义

size_t offsetof(type, member);

4、参数介绍

参数	描述
type	结构体类型。
member	结构体中的成员名称。

三、实验模拟

1、测试代码

#define TEST_STUDENT_NAME_LEN 8
#define TEST_STUDENT_DESC_LEN 16typedef struct MyStudentSt
{char     Name[TEST_STUDENT_NAME_LEN];int      Sex;int      Age;char     Desc[];
}MyStudentSt;Status main()
{LOG_LEVEL = Debug;MyStudentSt *Student = (MyStudentSt *)MyMalloc(sizeof(MyStudentSt) + sizeof(char) * TEST_STUDENT_DESC_LEN);char        *Desc    = NULL;LOG_FORMAT(Debug,"MyStudentSt      = %lu\n",sizeof(MyStudentSt));LOG_FORMAT(Debug,"MyStudentSt.Name = %lu\n",offsetof(MyStudentSt,Name));LOG_FORMAT(Debug,"MyStudentSt.Sex  = %lu\n",offsetof(MyStudentSt,Sex));LOG_FORMAT(Debug,"MyStudentSt.Age  = %lu\n",offsetof(MyStudentSt,Age));LOG_FORMAT(Debug,"MyStudentSt.Desc = %lu\n",offsetof(MyStudentSt,Desc));strcpy(Student->Desc,"Sun Moon");Desc = (char *)Student + offsetof(MyStudentSt,Desc);LOG_FORMAT(Debug,"MyStudentSt.Desc = '%s'\n",Student->Desc);LOG_FORMAT(Debug,"Desc             = '%s'\n",Desc);free(Student);Student = NULL;return SUCCESS_FLAG;
}

2、实验效果

2025-08-27 15:11:33.102338-P[112005]-T[112005]-[Debug]-main               : MyStudentSt      = 16
2025-08-27 15:11:33.102623-P[112005]-T[112005]-[Debug]-main               : MyStudentSt.Name = 0
2025-08-27 15:11:33.102631-P[112005]-T[112005]-[Debug]-main               : MyStudentSt.Sex  = 8
2025-08-27 15:11:33.102635-P[112005]-T[112005]-[Debug]-main               : MyStudentSt.Age  = 12
2025-08-27 15:11:33.102638-P[112005]-T[112005]-[Debug]-main               : MyStudentSt.Desc = 16
2025-08-27 15:11:33.102641-P[112005]-T[112005]-[Debug]-main               : MyStudentSt.Desc = 'Sun Moon'
2025-08-27 15:11:33.102645-P[112005]-T[112005]-[Debug]-main               : Desc             = 'Sun Moon'

MyStudentSt结构体计算字节数为16，也就是没有计算柔性数组Desc，需考虑字节对齐，我这边是4的倍数，所以正好，没有自动补齐。

打印出每个参数的起始地址的偏移量。

获取到Desc的起始地址的偏移量，Student + 得到的偏移量 = Student->Desc地址，从打印结果一致来看，我们的代码逻辑也是正确的。

Desc = (char *)Student + offsetof(MyStudentSt,Desc);

这里 (char *)Student类型转换很关键，不转化的话加的就不是offsetof算出的字节数了，而是offsetof(MyStudentSt,Desc) * sizeof(MyStudentSt)个字节了。

四、优点与缺点

1、柔性数组的优点

优点	详细说明
内存连续性	结构体和数组成员在内存中连续存储，提高缓存局部性和访问效率
单次内存分配	只需要一次malloc/free操作，简化内存管理
减少内存碎片	避免多次分配造成的内存碎片问题
无指针开销	节省存储指针所需的内存（通常4-8字节）
访问简便	直接使用`struct->array[index]`语法，无需多级解引用
更好的缓存性能	连续内存布局有利于CPU缓存预取，减少缓存未命中
代码更简洁	所有相关数据在一个结构体中，代码更易理解和维护
精确内存控制	可以精确计算所需内存大小，避免过度分配

2、柔性数组的缺点

缺点	详细说明
标准要求高	需要C99或更新标准，不支持C89/C90
编译器兼容性	某些老旧编译器可能不支持此特性
C++兼容性问题	C++标准不完全支持C风格的柔性数组
使用限制严格	必须是结构体的最后一个成员，不能有多个柔性数组
不能栈上分配	必须使用动态内存分配，不能创建栈上的实例
需要手动计算大小	必须正确计算分配内存的大小，容易出错
缺乏边界检查	C语言不提供数组边界检查，需要开发者自行维护
调试工具支持有限	某些调试器可能无法正确显示柔性数组内容
静态分析挑战	一些静态分析工具可能难以处理柔性数组的模式
调整大小困难	需要重新分配整个结构体来调整数组大小