1.什么是柔性數組

柔性數組就是大小可以變化的數組。

注意跟C99中的變長數組區(qū)分開來，變長數組指的是可以使用變量來指定大小，并且不能初始化的數組，比如：

int n = 0;
scanf("%d", &n);
int arr[n]; // 變長數組

柔性數組是在結構體中聲明的。它滿足：

是結構體的最后一個成員變量。

大小不確定，一般空出來或者用0來填充。

比如：

struct S
{
    char ch;
    double d;
    int arr[];
};

或者：

struct S
{
    char ch;
    double d;
    int arr[0];
};

上面的2中寫法是等價的，但是有些編譯器只支持其中的一種寫法。

在進行如何使用的講解之前，先來思考一個問題：結構體S的大小是多少？也就是說，sizeof(struct S)是多大？

不同的編譯器結果不一定一樣。事實上，sizeof(struct S)計算的是結構體中除了變長數組之外的大小，在VS2022，X64環(huán)境下，考慮內存對齊，計算出來的結果是16。

2.柔性數組應該如何使用

為了給柔性數組分配空間，應該使用動態(tài)內存管理。假設使用malloc來申請空間，我們應該考慮柔性數組的大小，算出總的大小。

以上面的struct S為例。假設我想要數組arr的大小是10個int，那么要開辟的總大小就是除了柔性數組之外的大小+柔性數組的大小。前面提到了，除了柔性數組之外的大小就是sizeof(struct S)，而柔性數組的大小是10*sizeof(int)，就能如下開辟空間：

struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S) + 10 * sizeof(int));
if (ps == NULL)
{
    // ...
}
// ...

這樣，結構體中的成員數組arr就有了10個int的空間了，我們可以正常的使用這個結構體，只需把成員數組arr當成int arr[10];這樣的數組即可。

當然，之所以叫“柔性數組”，這個數組不僅可以指定初始化的大小，也可以改變大小，畢竟是動態(tài)內存開辟出來的。只需要使用realloc即可，新的大小的計算方式和前面一樣，也是sizeof(struct S)+柔性數組新的大小。比如，如果我想把數組的大小擴大成原來的2倍，可以這么寫：

struct S* tmp = (struct S*)realloc(ps, sizeof(struct S) + 20 * sizeof(int));
if (tmp == NULL)
{
    // ...
}
else
{
    ps = tmp;
}
// ...

這樣，ps指向的結構體的最后一個成員數組的容量就變成了20個int。

記住，所有動態(tài)申請的內存，在使用結束后，都需要調用free釋放。比如以上的結構體s使用完后，需要free(ps);。

3.柔性數組的替代方案及內存分布對比

其實，我們可以不使用柔性數組實現類似的效果。分析一下，以上的結構體struct S的特點是：

使用動態(tài)內存管理，在堆區(qū)上申請空間。

有一個成員數組，可以動態(tài)的改變大小。

如果不使用柔性數組，而是直接使用動態(tài)內存管理的思路，也是可以的。比如：

struct S
{
    char ch;
    double d;
    int* arr;
};

先malloc出一個結構體出來。

struct S* ps = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));
if (ps == NULL)
{
    // ...
}
// ...

接著再malloc出一塊空間，交給arr管理。假設開辟出10個int的空間。

ps->arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int));
if (ps->arr == NULL)
{
    // ...
}
// ...

如果想要擴容，直接對ps->arr進行realloc即可。比如，把arr指向的空間擴容成原來的2倍。

int* tmp = (int*)realloc(ps->arr, 20 * sizeof(int));
if (tmp == NULL)
{
    // ...
}
else
{
    ps->arr = tmp;
}

這塊空間使用結束后，記得釋放空間。注意一定要先釋放arr，再釋放ps，因為如果先釋放ps，結構體內的arr就成了野指針，就找不到原來arr指向的空間了，形成了內存泄漏。

free(ps->arr);
ps->arr = NULL;
free(ps);
pf = NULL;

使用和不使用柔性數組的內存分布對比：

對于柔性數組，動態(tài)申請的內存只存放了一個完整的結構體，所有的成員變量（數組）整體上是連續(xù)的空間。

不使用柔性數組實現類似的效果，需要先動態(tài)開辟出一個結構體，再開辟出另外一塊空間，用結構體的一個成員變量（一個指針）來管理。相當于malloc了2次，有2塊獨立的空間。

4.柔性數組有哪些優(yōu)點

既然不使用柔性數組也能實現類似的效果，為什么還要使用柔性數組呢？因為柔性數組有以下的2個優(yōu)點：

• 使用柔性數組只用malloc一次，free一次。如果不使用柔性數組，要malloc兩次，free兩次。在使用上，柔性數組更方便、更簡單。
• 由于柔性數組在整體上只開辟了一塊連續(xù)的空間，根據局部性原理，緩存的命中率更高，增加了效率（雖然其實也沒增加多少）。

總結

柔性數組指的是結構體的最后一個成員變量是一個大小不確定的數組，數組的大小會空出來或者給0。

柔性數組的使用需要進行動態(tài)內存管理，具體的大小計算是sizeof(結構體類型)+柔性數組大小。

不使用柔性數組也可以實現類似的效果，但是柔性數組是有它獨特的優(yōu)勢的。如果使用柔性數組，只需要malloc和free一次；如果不使用柔性數組，對于結構體需要malloc一次，結構體內的指針又要malloc一次，總共需要malloc兩次，free兩次。比較起來，使用柔性數組更簡單、方便，而且整體是一塊連續(xù)的空間，根據局部性原理，效率更高。

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