【C语言进阶深度学习记录】十 C语言中：struct的柔性数组和union分析

╰+攻爆jí腚メ 2022-03-18 04:26 311阅读 0赞

> 本文并不讲C语言的基础

> ### 文章目录 ###
> 
>  *   *  1 空struct的大小
>      *  2 结构体与柔性数组
>      *   *  2.1 柔性数组的使用方法
>          *  2.2 柔性数组使用代码案例分析
>      *  3 C语言中的union分析
>      *   *  3.1 使用union判断系统大小端
>      *  4 总结

## 1 空struct的大小 ##

*  C语言中的struct可以看成是变量的集合

如果一个struct里面什么都没有，是空的，那么它的大小是多少呢?(不考虑C++语言的特性)

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3Mzc1NDI3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

实际上这在不同的编译器中还是不一样的。比如下面的代码：

#include <stdio.h>
    
    struct TS
    {
        
    
    };
    
    int main()
    {
        
        struct TS t1;
        struct TS t2;
        
        printf("sizeof(struct TS) = %d\n", sizeof(struct TS));
        printf("sizeof(t1) = %d, &t1 = %p\n", sizeof(t1), &t1);
        printf("sizeof(t2) = %d, &t2 = %p\n", sizeof(t2), &t2);
        
        return 0;
    }

*  使用gcc 4.4.5 编译运行结果如下：

![在这里插入图片描述][20190219112900635.png_pic_center]

*  使用vs 2017编译运行会报错：

![在这里插入图片描述][20190219112954378.png_pic_center]

所以这个问题，其实没有什么意义（在我看来）。

## 2 结构体与柔性数组 ##

>  *  我们都知道C语言中的数组都是固定大小的。一开始定义数组的时候，就需要确定数组的大小。这样其实很不友好，如果确定数组大小后后面大小又不够，就需要给数组重新分配内存空间，这样会带来比较大的开销。柔性数组可以解决这个问题。

*  柔性数组是一种数组大小待定的数组
 *  在C语言中，可以使用结构体产生柔性数组
 *  C语言中，**结构体的最后一个元素可以是大小未知的数组**。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3Mzc1NDI3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

> 其中SoftArray 中的array，仅仅是一个待使用的标识符，不占用存储空间。所以sizeof(struct SoftArray) = 4；

### 2.1 柔性数组的使用方法 ###

*  下图是定义柔性数组，并在需要的时候为柔性数组分配合适的内存空间的代码示例：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3Mzc1NDI3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

上述代码完成后，将得到如下图所示的柔性数组：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3Mzc1NDI3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

> 在上图的柔性数组中，第一个元素存的是柔性数组的长度，即5 。 后面的5个元素就是柔性数组的内容。

### 2.2 柔性数组使用代码案例分析 ###

*  下面的代码是创建柔性数组并初始化，然后打印的C语言代码：

#include <stdio.h>
    #include <malloc.h>
    
    struct SoftArray{
        
        int len;
        int array[];
    };
    
    struct SoftArray* Creat_Soft_Array(int size){
        
        struct SoftArray* ret = NULL;
        
        if(size > 0){
        
            ret = (struct SoftArray*)malloc(sizeof(int) + size * sizeof(int));
            ret->len = size;
        }
        return ret;
    }
    
    void delete_soft_array(struct SoftArray* sa){
        
        free(sa);
    }
    
    void Init_SoftArray(struct SoftArray* sa){
        
        int i = 0;
        if(NULL != sa){
        
            for(i = 0; i<sa->len ; ++i){
        
                sa->array[i] = i+1;
            }
        }
    }
    
    int main(){
        
        int i = 0;
        struct SoftArray* sa = Creat_Soft_Array(5);
        
        Init_SoftArray(sa);
        
        for(i = 0; i<sa->len; ++i){
        
            printf("%d\n", sa->array[i]);
        }
        
        delete_soft_array(sa);
        
        return 0;
    }

*  运行结果如下：  
    ![在这里插入图片描述][20190219122454312.png_pic_center]

## 3 C语言中的union分析 ##

*  C语言中的union在语法上与struct类似
 *  与struct不同的是union值分配最大成员的空间，其他成员共享这个空间。
 *  某一时刻只有一个成员是存在的。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3Mzc1NDI3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

### 3.1 使用union判断系统大小端 ###

> union的使用受系统大小端的影响。系统大小端如果不懂，请自行google搜索

如下图：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3Mzc1NDI3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]

*  如下代码，如果打印的是1，就是小端，如归打印的是0，就是大端

#include <stdio.h>
    
    int system_mode()
    {
        
        union SM
        {
        
            int i;
            char c;
        };
    
        union SM sm;
        
        sm.i = 1;
        
        return sm.c;
    }
    
    
    int main()
    {
        
        printf("System Mode: %d\n", system_mode());
        return 0;
    }

*  在我的虚拟机Ubuntu上运行结果是1，小端模式。

## 4 总结 ##

*  struct 结构体中的每个数据成员都有独立的存储空间
 *  struct 可以通过最后的数组标识符产生柔性数组
 *  union中所有数据成员共享同一个存储空间
 *  union的使用会受系统大小端的影响

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3Mzc1NDI3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20220318/0232d6b98e464748a7b3c818d018ceb3.png
[20190219112900635.png_pic_center]: /images/20220318/8e557b8a456245ebbf6b73db0913aa2b.png
[20190219112954378.png_pic_center]: /images/20220318/acc66353d7774dbfb0d2b61db54b0493.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3Mzc1NDI3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20220318/27ba4aa87840419b930be898e18588c0.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3Mzc1NDI3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]: /images/20220318/10c29b520fea4639abfce63317f666fe.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3Mzc1NDI3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]: /images/20220318/2a24061cc8144728a99cdcb36584c8e7.png
[20190219122454312.png_pic_center]: /images/20220318/c653e3b3fe9047c5adf3df62fa738ad5.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3Mzc1NDI3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]: /images/20220318/a52f03027e5d4be8bf7b64c66aeb2221.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3Mzc1NDI3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]: /images/20220318/17b19d84a0ab40ac8f1fdb23aae16def.png