最近在做通信協議相關項目，在通信過程中一般都會有包長，數據緩沖等等信息，而實際場景中，數據包長度是不確定的，使用數組的定長包或者指針數據包都有一定的缺陷，那么可變長的數據緩存方法有嗎？

有的，這就是0長度數組，又稱為柔性數組（flexible array），通常用來實現變長數組。

變長數組簡介

變長數組是數組大小待定的數組，C語言中結構體的最后一個元素可以是大小未知的數組，也就是所謂的0長度。

在標準C/C++中，不允許用0長度數組，但在GNU C中，卻可以定義0長度數組(在C99之前寫成長度為0，C99中可以直接不寫索引)，我們可以用結構體來創建變長數組。

?

typedef?struct?{
????int?len;
????int?array[0];//int?array[];
}SoftArray;

?

它的主要用途是為了滿足需要變長度的結構體，為了解決使用數組時內存的冗余和數組的越界問題。

sizeof(SoftArray);的值在32位操作系統下剛好為4，也就是一個int型變量大小，這說明結構體中的數組沒有占用內存。

對于編譯器來說，此時長度為0的數組并不占用空間，因為數組名本身不占空間，它只是一個偏移量，數組名這個符號本身代表了一個不可修改的地址常量 （注意：數組名永遠都不會是指針！）

對于這個數組的大小，我們可以進行動態分配！

對于變長數組的這個特點，很容易構造出變成結構體，如緩沖區，數據包等等

變長度數組的優缺點

這次的通信協議項目，假如使用數組來傳遞數據，那么一般定義如下，其中包的長度maxLen是一個定值，假設為1024。

?

typedef?struct?{
????int?len;
????int?array[maxLen];
}SoftArray;

?

這包數據的大小為sizeof(int) + sizeof(int) * maxLen，由于考慮到數據的溢出, maxLen一般會設置得足夠長足以容納最大的數據, 因此數組很多情況下可能都沒有填滿數據, 造成了浪費。

而使用指針的話，則定義如下

?

typedef?struct?
{
????int?len;
????char?*array;
};

?

數據結構的大小為sizeof(int) + sizeof(int *)，使用指針結果作為緩沖區, 只多使用了一個指針大小的空間,不會造成空間的大量浪費，但需要額外開辟和釋放數據域的空間，我們并不能假定使用者了解我們開辟的細節, 并按照約定的操作釋放空間, 因此使用起來多有不便, 甚至造成內存泄漏。

變成數組可以節約空間，解決使用數組時內存的冗余和數組的越界問題。但也有一個缺點就是結構體中的變長數組只能放在最后面。

?

typedef?struct?{
????int?len;
????int?array[];
????int?CRC;
}SoftArray;

?

這種用法是不行的，不支持，會報以下錯誤，如果后續要加上一些其他的數據就不能用了。

其實柔性數組成員在實現跳躍表時有它特別的用法，在Redis的SDS數據結構中和跳躍表的實現上，也使用柔性數組成員。

為什么0長度數組不占用存儲空間

由于0長度數組是GNU C的擴展,有一些巧妙編寫的詭異代碼, 其執行結果就是依賴于編譯器和優化策略的實現的，我們來看看以下代碼

?

#include?
#include?

int?main(void)
{
????char?a[0];
????printf("%p
",?a);

????char?b[0];
????printf("%p
",?b);

????const?char?*c=?"Hello";
????printf("%p
",?c);

????const?char?*d?=?"Hello";
????printf("%p
",?d);

????return?EXIT_SUCCESS;
}

?

編譯結果是：

可以看到a和b的地址就會被編譯器優化到一處, 因為a[0] 和 b[0] 對于程序來說是無法使用的, 同樣編譯器對于相同字符串常量, 往往地址也是優化到一處, 減少空間占用。

所以其本質上涉及到的是一個C語言里面的數組和指針的區別問題，Programming Abstractions in C一書中提到：

“arr is defined to be identical to &arr[0]”.

也就是說，char a[1]里面的a實際是一個常量，即a = &a[0]。而char *b是有一個實實在在的指針變量b存在。所以，a=b是不允許的，而b=a是允許的。

?

#include?
char?a[1];
char?*b;

int?main?()?{
?b?=?a;?
??//a=b會報錯，incompatible?types?when?assigning?to?type?‘char[1]’?from?type?‘char?*’
?a?=?b;
?return?0;
}

?

兩種變量都支持下標式的訪問，那么對于a[0]和b[0]本質上是否有區別？我們可以通過一個例子來說明。

變長數組和動態數組有什么區別？

動態數組是指在聲明時，沒有確定數組大小的數組，它可以隨程序需要而重新指定大小。動態數組的內存空間是從堆動態分配的，當程序執行到我們編寫的分配語句時，才為其分配存儲空間。

使用動態數組的優點是可以根據用戶需要，有效利用存儲空間。

?

int?a[10];//靜態數組，在堆棧上創建

int?n;
//C語言的malloc函數進行書寫
int?*p?=?(int?*)malloc(n?*?sizeof(int));

?

變長數組的實際意思是以變量作為長度的數組，區別于以常數作為長度的數組。英文Variable-Length Array（后續都縮寫成VLA），注意這里有一個連接號。

連接號-代表的意思是，Variable不是一個用于修飾Length的形容詞，而是一個名字名詞(即變量的意思)。

了解了正確的含義后，不難理解VLA的目的就是數組的長度是由一個變量指定的，而非常數。

小結

實際工程中不推薦使用VLA，程序中棧的大小是有限的，若需要的數組長度很大，有造成爆棧的危險。

審核編輯：劉清