C语言变长数组data[0]

1、前言

　　在刷题时遇到一个结构中包含char data[0]，第一次见到时感觉很奇怪，数组的长度怎么可以为零呢？于是上网搜索一下这样的用法的目的，发现在linux内核中，结构体中经常用到data[0]。这样设计的目的是让数组长度是可变的，根据需要进行分配，方便操作，节省空间。

2、data[0]结构

经常遇到的结构形状如下：

struct MyData
{
int nLen;   //长度
char data[0];  //起始地址
};

在结构中，data是一个数组名；但该数组没有元素；该数组的真实地址紧随结构体MyData之后，而这个地址就是结构体后面数据的地址（如果给这个结构体分配的内容大于这个结构体实际大小，后面多余的部分就是这个data的内容）；这种声明方法可以巧妙的实现C语言里的数组扩展。

实际用时采取这样：
struct MyData *p = (struct MyData *)malloc(sizeof(struct MyData )+strlen(str))
这样就可以通过p->data 来操作这个str。

例如：

#include <iostream>
using namespace std;

struct MyData
{
int nLen;
char data[0];
};

int main()
{
int nLen = 10;
char str[10] = "123456789";
cout << "Size of MyData: " << sizeof(MyData) << endl;
MyData *myData = (MyData*)malloc(sizeof(MyData) + 10);
memcpy(myData->data, str, 10);
cout << "myData's Data is: " << myData->data << endl;
free(myData);

return 0;
}

输出结果：



由于数组没有元素，该数组在该结构体中分配占用空间，所以sizeof(struct Mydata) = 4。malloc申请的是14个字节的连续空间，它返回一个指针指向这14个字节，强制转换成struct INFO的时候，前面4个字节被认为是Mydata结构，后面的部分拷贝了“123456789”的内容。 　　

写个程序对比char data[0]，char *data, char data[]，如下所示：

//VS2015

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

typedef struct
{
int len;
char data[0];
}info1;

typedef struct
{
int len;
char* data;
}info2;

typedef struct
{
int len;
char data[];
}info3;

int main()
{
printf("sizeof(info1)=%u\n", sizeof(info1));
printf("sizeof(info2)=%u\n", sizeof(info2));
printf("sizeof(info3)=%u\n", sizeof(info3));

info1 buff1;
info2 buff2;
info3 buff3;

printf("buff1 address:%p,buff1.len address:%p,buff1.data address:%p\n",
&buff1, &(buff1.len), buff1.data);

printf("buff2 address:%p,buff2.len address:%p,buff2.data address:%p\n",
&buff2, &(buff2.len));
//, buff2.data);

printf("buff3 address:%p,buff3.len address:%p,buff3.data address:%p\n",
&buff3, &(buff3.len), buff3.data);

return 0;
}

输出结果：



可以看出data[0]和data[]不占用空间，且地址紧跟在结构后面，而char *data作为指针，占用4个字节，地址不在结构之后。

ps：当buff2.data未注释时，会报错：


　

3、实际当中的用法

在实际程序中，数据的长度很多是未知的，这样通过变长的数组可以方便的节省空间。对指针操作，方便数据类型的转换。测试程序如下：

#include <stdio.h>   // “standard input & output"（标准输入输出）
#include <stdlib.h>  //标准库头文件,定义了五种类型、一些宏和通用工具函数。
#include <string.h>
#include <stdint.h>  //定义了几种扩展的整数类型和宏

typedef struct
{
int len;
char data[0];
}info1;

typedef struct
{
int len;
char *data;
}info2;

typedef struct
{
int len;
char data[];
}info3;

typedef struct
{
uint32_t id;
uint32_t age;
}student_st;

void print_stu(const student_st *stu)
{
printf("id:%u,age:%u\n", stu->id, stu->age);
}

int main()
{
student_st *stu = (student_st *)malloc(sizeof(student_st));
stu->id = 100;
stu->age = 23;

student_st *tmp = NULL;

info1 *buff1 = (info1 *)malloc(sizeof(info1) + sizeof(student_st));
buff1->len = sizeof(student_st);
memcpy(buff1->data, stu, buff1->len);
printf("buff1 address:%p,buff1->len address:%p,buff1->data address:%p\n",
buff1, &(buff1->len), buff1->data);

tmp = (student_st*)buff1->data;
print_stu(tmp);

info2 *buff2 = (info2 *)malloc(sizeof(info2));
buff2->len = sizeof(student_st);
buff2->data = (char *)malloc(buff2->len);
memcpy(buff2->data, stu, buff2->len);
printf("buff2 address:%p,buff2->len address:%p,buff2->data address:%p\n",
buff2, &(buff2->len), buff2->data);

tmp = (student_st *)buff2->data;
print_stu(tmp);

info3 *buff3 = (info3 *)malloc(sizeof(info3) + sizeof(student_st));
buff3->len = sizeof(student_st);
memcpy(buff3->data, stu, buff3->len);
printf("buff3 address:%p,buff3->len address:%p,buff3->data address:%p\n",
buff3, &(buff3->len), buff3->data);

tmp = (student_st*)buff1->data;
print_stu(tmp);

free(buff1);

free(buff2->data);
free(buff2);

free(buff3);
free(stu);
return 0;
}

输出结果：


　　

采用char *data，需要进行二次分配，操作比较麻烦，很容易造成内存泄漏。而直接采用变长的数组，只需要分配一次，然后进行取值即可。

（thanks）参考文章：http://www.cnblogs.com/Anker/p/3744127.html