C语言边角料1-柔性数组

道哥的第100篇原创

一、前言
二、小试牛刀
- - 1. 灵活的数组成员
  - 2. 不定参数的宏定义
三、为自己打气

一、前言

这几天在把一个嵌入式项目的代码，移植到另一个平台，发现很多地方用的都是 C89 标准。

1999 年，C语言的标准化委员会发布了 C99 标准，引入了许多特性，包括可变长度的数组、灵活的数组成员（用在结构体）、对IEEE754浮点数的改进、指定成员的初始化器、内联函数、支持不定参数个数的宏定义，在数据类型上还增加了 long long int 以及复数类型。

于是最近找了一本比较新的 C 语言书籍翻了一下，发现很多比较偏僻的语法，很少被使用到，包括 C99 标准中的一些内容，所以我想把这部分内容整理一下，也是让自己对这一门古老的语言重新梳理一下。

二、小试牛刀

1. 灵活的数组成员

先不解释概念，我们先来看一个代码示例：

// 一个结构体，成员变量 data 是指针
typedef struct _Data1_ {
    int num;
    char *data;
} Data1;

void demo6_not_good()
{
    // 打印结构体的内存大小
    int size = sizeof(Data1);
    printf("size = %d \n", size);

    // 分配一个结构体指针
    Data1 *ams = (Data1 *)malloc(size);
    ams->num = 1;

    // 为结构体中的 data 指针分配空间
    ams->data = (char *)malloc(1024);
    strcpy(ams->data, "hello");
    printf("ams->data = %s \n", ams->data);

    // 打印结构体指针、成员变量的地址
    printf("ams = 0x%x \n", ams);
    printf("ams->num  = 0x%x \n", &ams->num);
    printf("ams->data = 0x%x \n", ams->data);

    // 释放空间
    free(ams->data);
    free(ams);
}

在我的电脑上，打印结果如下：

可以看到：该结构体一共有 8 个字节(int 型占 4 个字节，指针型占 4 个字节)。

结构体中的 data 成员是一个指针变量，需要单独为它申请一块空间才可以使用。而且在结构体使用之后，需要先释放 data，然后释放结构体指针 ams，顺序不能错。
这样使用起来，是不是有点麻烦？

于是，C99 标准就定义了一个语法：flexible array member(柔性数组)，直接上代码(下面的代码如果编译时遇到警告，请检查下编译器对这个语法的支持):

// 一个结构体，成员变量是未指明大小的数组
typedef struct _Data2_ {
    int num;
    char data[];
} Data2;

void demo6_good()
{
    // 打印结构体的大小
    int size = sizeof(Data2);
    printf("size = %d \n", size);

    // 为结构体指针分配空间
    Data2 *ams = (Data2 *)malloc(size + 1024);

    strcpy(ams->data, "hello");
    printf("ams->data = %s \n", ams->data);

    // 打印结构体指针、成员变量的地址
    printf("ams = 0x%x \n", ams);
    printf("ams->num  = 0x%x \n", &ams->num);
    printf("ams->data = 0x%x \n", ams->data);

    // 释放空间
    free(ams);
}

打印结果如下：

与第一个例子中有下面几个不同点：

结构体的大小变成了 4；

为结构体指针分配空间时，除了结构体本身的大小外，还申请了 data 需要的空间大小；

不需要为 data 单独分配空间了；

释放空间时，直接释放结构体指针即可；

是不是用起来简单多了？！这就是柔性数组的好处。

从语法上来说，柔性数组就是指结构体中最后一个元素个数未知的数组，也可以理解为长度为 0，那么就可以让这个结构体称为可变长的。

前面说过，数组名就代表一个地址，是一个不变的地址常量。在结构体中，数组名仅仅是一个符号而已，只代表一个偏移量，不会占用具体的空间。

另外，柔性数组可以是任意类型。这里示例大家多多体会，在很多通讯类的处理场景中，常常见到这种用法。

2. 不定参数的宏定义

宏定义的参数个数可以是不确定的，就像调用 printf 打印函数一样，在定义的时候，可以使用三个点(...)来表示可变参数，也可以在三个点的前面加上可变参数的名称。

如果使用三个点(...)来接收可变参数，那么在使用的时候就需要使用 VA_ARGS 来表示可变参数，如下：

#define debug1(...)      printf(__VA_ARGS__)

debug1("this is debug1: %d \n", 1);

如果在三个点(...)的前面加上了一个参数名，那么在使用时就一定要使用这个参数名，而不能使用 VA_ARGS 来表示可变参数，如下：

#define debug2(args...)  printf(args)

debug2("this is debug2: %d \n", 2);

但是，如果可变参数个数为零时，处理可能就会出问题！

看一下这个宏：

#define debug3(format, ...)      printf(format, __VA_ARGS__)

debug3("this is debug4: %d \n", 4);

编译、执行都没有问题。但是如果这样来使用宏：

debug3("hello \n");

编译的时候，会出现错误： error: expected expression before ‘)’ token。为什么呢？

看一下宏扩展之后的代码（__VA_ARGS__为空）：

printf("hello \n",);

看出问题了吧？在格式化字符串的后面多了一个逗号！为了解决问题，预处理器给我们提供了一个方法：通过 ## 符号把这个多余的逗号给自动删掉。

于是宏定义改成下面这样就没有问题了。

#define debug3(format, ...)     printf(format, ##__VA_ARGS__)

类似的，如果自己定义了可变参数的名字，也在前面加上 ##，如下：

#define debug4(format, args...)  printf(format, ##args)

三、为自己打气

这篇文章仅仅是开篇，后续我会继续搜集资料，最终目标是想把 C 语言中的语法和使用，汇总成一个小册子，希望自己能坚持下去！

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