5

正如标题所述，我想知道具有灵活数组成员的 C 结构数组的行为方式。这是一个例子：

struct vector {
    size_t length;
    double array[];
};

维基百科文章说：

这种结构上的sizeof运算符需要给出灵活数组成员的偏移量。

在我的机器上，这对应于 8 个字节 ( sizeof(size_t))。但是，当我执行以下操作时会发生什么：

显然数组不能保存 vector 的数据v0，因为它只有3*8 字节 = 24 字节宽。我该如何处理这样的情况？

#define LENGTH 10

int main() {
    struct vector arr[3];

    struct vector *v0 = calloc(1, sizeof(*v0) + LENGTH * sizeof(v0->array[0]));
    v0->length = LENGTH;

    size_t i;
    for (i = 0; i < v0->length; i++) {
        v0->array[i] = (double) i;
    }

    struct vector v1;
    struct vector v2;

    arr[0] = *v0;
    arr[1] =  v1;
    arr[2] =  v2;

    for (i = 0; i < arr[0].length; i++) {
        printf("arr[0].array[%2zu] equals %2.0lf.\n", i, arr[0].array[i]);
        printf("    v0->data[%2zu] equals %2.0lf.\n", i, v0->array[i]);
    }
    return 0;
}

例如，当我正在编写一个库（header: mylib.h, source: my lib.c）并希望对用户隐藏一个特定结构的实现（在 header 中声明的结构，在源中定义 - 隐藏）。可悲的是，这个结构包含一个灵活的数组成员。当用户尝试创建命名结构数组时，这不会导致意外行为吗？

额外：阅读更多关于OpenSTD C 规范中的灵活数组。
只需搜索“灵活数组成员”。

编辑：C11 标准的最新草案，C 语言的最新免费参考可在此处获得：http://www.open-std.org/jtc1/sc22/wg14/www/docs/n1570。 pdf

4

2 回答 2

6

以灵活数组作为最后一个成员的结构不能用作其他结构的成员或数组元素。在这种结构中，不能使用灵活数组，因为它的大小为 0 个元素。Jonathan Leffler 引用的 C 标准是明确的，尽管使用的语言技术性很强，并且通过搜索灵活的.

编译器应该为您的结构向量数组发出错误。

在您的程序中，您应该改为使用指向 的指针数组struct vectors，每个指针指向一个为其灵活数组中适当数量的元素分配的对象。

这是修改后的版本：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct vector {
    size_t length;
    double array[];
};

struct vector *make_vector(size_t n) {
    struct vector *v = malloc(sizeof(*v) + n * sizeof(v->array[0]));
    v->length = n;
    for (size_t i = 0; i < n; i++) {
        v->array[i] = (double)i;
    }
    return v;
}

int main(void) {
    struct vector *arr[3];

    arr[0] = make_vector(10);
    arr[1] = make_vector(5);
    arr[2] = make_vector(20);

    for (size_t n = 0; n < 3; n++) {
        for (size_t i = 0; i < arr[n]->length; i++) {
            printf("arr[%zu]->array[%2zu] equals %2.0lf.\n",
                   n, i, arr[0]->array[i]);
        }
    }
    return 0;
}
于 2016-03-20T20:55:56.760 回答
3

您不能拥有具有灵活数组成员的结构数组。

C 标准 ISO/IEC 9899:2011 规定：

6.7.2.1 结构和联合说明符

¶3 结构或联合不应包含不完整或函数类型的成员（因此，结构不应包含自身的实例，但可能包含指向自身实例的指针），除了结构的最后一个成员具有多个命名成员可能具有不完整的数组类型；这样的结构（以及任何可能递归地包含此类结构的成员的联合）不应是结构的成员或数组的元素。

添加了重点——斜体部分禁止具有灵活数组成员的结构数组。但是，您可以拥有指向此类结构的指针数组，但每个结构将被单独分配。

¶18 作为一种特殊情况，具有多个命名成员的结构的最后一个元素可能具有不完整的数组类型；这称为灵活数组成员。在大多数情况下，灵活数组成员被忽略。特别是，结构的大小就像省略了柔性数组成员一样，只是它可能具有比省略所暗示的更多的尾随填充。然而，当一个.（或->) 运算符的左操作数是（指向）具有灵活数组成员的结构，右操作数命名该成员，它的行为就好像该成员被替换为最长的数组（具有相同的元素类型），不会使结构大于被访问的对象；数组的偏移量应保持灵活数组成员的偏移量，即使这与替换数组的偏移量不同。如果这个数组没有元素，它的行为就好像它有一个元素，但如果尝试访问该元素或生成一个越过它的指针，则行为是不确定的。

这定义了一个灵活的数组成员。

如果你仔细想想，这是有道理的。指针算术和数组依赖于数组中所有对象的大小相同（因此等价于a[i] == *(a + i)等），因此拥有一个不同大小的对象数组会破坏指针算术。指针数组不是问题，因为指针大小相同，即使指向的对象大小不同。

如果您设法让编译器忽略违反的约束，那么数组的每个元素都将具有一个零长度的灵活数组成员，因为结构将被视为具有没有数组成员的结构的大小（这是大多数在这种情况下，灵活的数组成员被忽略'规则在起作用）。但是编译器应该拒绝具有灵活数组成员的结构类型的数组；这样的代码违反了约束（¶3 在约束部分；¶18 在语义部分）。

于 2016-03-20T21:13:44.610 回答