解析变长结构体的用法和优点

变长结构体：

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在接触变长结构体之前,以为会是一个很难理解的东西,但是这其实算是C里面的一种技巧吧,优点是：分配了一段连续的内存,防止内存碎片化以及方便内存的管理。

使用变长结构体的格式如下：

struct Test
{
  ....
  int a;
  ....
  char b[0];
};

重点是结构体的最后一个成员char b[0],是个空数组。在我们不知道结构体内的某个成员大小是多少的时候,我们在最后一个成员放置了一个空数组,这样做的好处就是,我们直接用结构体指针申请空间(sizeof(struct) + 给空数组申请的空间),就完成了动态分配。

这里可能读者会有一个疑惑,那就是指针也同样完成这个任务,为什么不用指针呢。这里我们就用一个例子来说明：

#include <iostream>
using namespace std;
#include <cstring>
#include <stdlib.h>
typedef struct
{
    int a;
    char b[0];
}Empty;
typedef struct
{
    int x;
    char *y;
}Ptr;
int main()
{
    //变长结构体申请内存
    Empty *p_array = (Empty *)malloc(sizeof(Empty) + 100);  //可以看到这里直接申请了变长结构体大小的空间再加100字节,这100字节就相当于是给char b[0]用的了
    //常规方式申请内存,先申请结构体的,再申请指针的
    Ptr *p_ptr = (Ptr *)malloc(sizeof(Ptr));
    p_ptr->y = (char *)malloc(100);
    //初始化malloc申请的内存
    memset(p_array, 0, sizeof(p_array));
    memset(p_ptr, 0, sizeof(p_ptr));
    memset(p_ptr->y, 0, 100);


    //拷贝字符串并输出
    strcpy(p_array->b, "test");
    strcpy(p_ptr->y, "test");
    cout << p_array->b << endl;
    cout << p_ptr->y << endl;

    //释放空间
    cout << "--------------------------" << endl;
    if(p_array != NULL)
    {
        cout << "1.释放变长结构体的空间" << endl;
        free(p_array);
        p_array = NULL;
    }
    cout << "--------------------------" << endl;
    if(p_ptr->y != NULL)
    {
        cout << "1.释放指针申请的空间" << endl;
        free(p_ptr->y);
        p_ptr->y = NULL;
        if(p_ptr != NULL)
        {
            cout << "2.释放结构体的空间" << endl;
            free(p_ptr);
            p_ptr = NULL;
        }
    }
    return 0;
}

两者相比较,得出以下主要结论：
变长结构体的内存是连续的(严谨的说是虚拟内存),而常规方法的不是,所以变长结构体只需释放一次空间,而常规方法需要释放两次。

并且我们使用sizeof查看两个结构体的大小会发现,Empty结构体的大小为4字节,而Ptr的大小为8字节,可以得出char b[0]是不占内存空间的。

最后还有需要注意的一点就是,有些编译器可能不支持char b[0]这样的写法,可以换成char b[1],用法还是一样的,只是这时的结构体大小变成了4 + 1 + 3 = 8字节,最后那个3字节是由于内存对齐填补上的。