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這篇文章主要講解了“C語言中的柔性數(shù)組怎么使用”,文中的講解內(nèi)容簡單清晰,易于學(xué)習(xí)與理解,下面請大家跟著小編的思路慢慢深入,一起來研究和學(xué)習(xí)“C語言中的柔性數(shù)組怎么使用”吧!
柔性數(shù)組就是大小可以變化的數(shù)組。
注意跟C99中的變長數(shù)組區(qū)分開來,變長數(shù)組指的是可以使用變量來指定大小,并且不能初始化的數(shù)組,比如:
int n = 0; scanf("%d", &n); int arr[n]; // 變長數(shù)組
柔性數(shù)組是在結(jié)構(gòu)體中聲明的。它滿足:
是結(jié)構(gòu)體的最后一個(gè)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(jià)的,但是有些編譯器只支持其中的一種寫法。
在進(jìn)行如何使用的講解之前,先來思考一個(gè)問題:結(jié)構(gòu)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(jié)果不一定一樣。事實(shí)上,sizeof(struct S)計(jì)算的是結(jié)構(gòu)體中除了變長數(shù)組之外的大小,在VS2022,X64環(huán)境下,考慮內(nèi)存對齊,計(jì)算出來的結(jié)果是16。
為了給柔性數(shù)組分配空間,應(yīng)該使用動態(tài)內(nèi)存管理。假設(shè)使用malloc來申請空間,我們應(yīng)該考慮柔性數(shù)組的大小,算出總的大小。
以上面的struct S為例。假設(shè)我想要數(shù)組arr的大小是10個(gè)int,那么要開辟的總大小就是除了柔性數(shù)組之外的大小+柔性數(shù)組的大小。前面提到了,除了柔性數(shù)組之外的大小就是sizeof(struct S),而柔性數(shù)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(jié)構(gòu)體中的成員數(shù)組arr就有了10個(gè)int的空間了,我們可以正常的使用這個(gè)結(jié)構(gòu)體,只需把成員數(shù)組arr當(dāng)成int arr[10];這樣的數(shù)組即可。
當(dāng)然,之所以叫“柔性數(shù)組”,這個(gè)數(shù)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(nèi)存開辟出來的。只需要使用realloc即可,新的大小的計(jì)算方式和前面一樣,也是sizeof(struct S)+柔性數(shù)組新的大小。比如,如果我想把數(shù)組的大小擴(kuò)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(jié)構(gòu)體的最后一個(gè)成員數(shù)組的容量就變成了20個(gè)int。
記住,所有動態(tài)申請的內(nèi)存,在使用結(jié)束后,都需要調(diào)用free釋放。比如以上的結(jié)構(gòu)體s使用完后,需要free(ps);。
其實(shí),我們可以不使用柔性數(shù)組實(shí)現(xiàn)類似的效果。分析一下,以上的結(jié)構(gòu)體struct S的特點(diǎn)是:
使用動態(tài)內(nèi)存管理,在堆區(qū)上申請空間。
有一個(gè)成員數(shù)組,可以動態(tài)的改變大小。
如果不使用柔性數(shù)組,而是直接使用動態(tài)內(nèi)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(gè)結(jié)構(gòu)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(shè)開辟出10個(gè)int的空間。
ps->arr = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); if (ps->arr == NULL) { // ... } // ...
如果想要擴(kuò)容,直接對ps->arr進(jìn)行realloc即可。比如,把a(bǔ)rr指向的空間擴(kuò)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(jié)束后,記得釋放空間。注意一定要先釋放arr,再釋放ps,因?yàn)槿绻柔尫舙s,結(jié)構(gòu)體內(nèi)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(nèi)存泄漏。
free(ps->arr); ps->arr = NULL; free(ps); pf = NULL;
使用和不使用柔性數(shù)組的內(nèi)存分布對比:
對于柔性數(shù)組,動態(tài)申請的內(nèi)存只存放了一個(gè)完整的結(jié)構(gòu)體,所有的成員變量(數(shù)組)整體上是連續(xù)的空間。
不使用柔性數(shù)組實(shí)現(xiàn)類似的效果,需要先動態(tài)開辟出一個(gè)結(jié)構(gòu)體,再開辟出另外一塊空間,用結(jié)構(gòu)體的一個(gè)成員變量(一個(gè)指針)來管理。相當(dāng)于malloc了2次,有2塊獨(dú)立的空間。
既然不使用柔性數(shù)組也能實(shí)現(xiàn)類似的效果,為什么還要使用柔性數(shù)組呢?因?yàn)槿嵝詳?shù)組有以下的2個(gè)優(yōu)點(diǎn):
使用柔性數(shù)組只用malloc一次,free一次。如果不使用柔性數(shù)組,要malloc兩次,free兩次。在使用上,柔性數(shù)組更方便、更簡單。
由于柔性數(shù)組在整體上只開辟了一塊連續(xù)的空間,根據(jù)局部性原理,緩存的命中率更高,增加了效率(雖然其實(shí)也沒增加多少)。
感謝各位的閱讀,以上就是“C語言中的柔性數(shù)組怎么使用”的內(nèi)容了,經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后,相信大家對C語言中的柔性數(shù)組怎么使用這一問題有了更深刻的體會,具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云,小編將為大家推送更多相關(guān)知識點(diǎn)的文章,歡迎關(guān)注!
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