C語言中柔性數組解析

在講述柔性數組之前，我們首先介紹一下不完整類型（incomplete type）。不完整類型是這樣一種類型，它缺乏足夠的資訊例如長度去描述一個完整的對象。

incomplete types ( types that describe objects but lack information needed to determine their sizes).

C與C++關于不完整類型的語義是一樣的。

基本上沒有什麼書介紹過不完整類型，很多人初次遇到這個概念時腦袋會一片空白。事實上，我們在實際的工程設計中經常使用不完整類型，隻不過不知道有這麼個概念而已。前向聲明就是一種常用的不完整類型。

class base;

struct test;           

base和test隻給出了聲明，沒有給出定義。不完整類型必須通過某種方式補充完整，才能使用它們進行執行個體化，否則隻能用于定義指針或引用，大括号形式的初始化就是其中一種方式：

int a[] = { 10, 15 };           

柔性數組成員（flexible array member）也叫做伸縮性數組成員，它的出現反映了C程式員對精煉代碼的極緻追求。這種代碼結構産生于對動态結構體的需求。在日常的程式設計中，有時候需要在結構體中存放一個長度動态的字元串，一般的做法是，在結構體中定義一個指針成員，這個指針成員指向該字元串所在的動态記憶體空間中。例如：

struct testClass
{
    int a;
    double b;
    char *p;
}           

成員變量p指向字元串。但是，這種方法造成字元串與結構體是分離的，不利于操作。如果把字元串與結構體直接連接配接在一起，不是更好嗎？于是，可以把代碼修改為這樣：

char a[] = "Hello world.";
struct testClass *pTC = (struct testClass *)malloc( sizeof(struct testClass) + strlen(a) + 1 );
strcpy( pTC + 1, a );           

這樣一來，(char *)(pTC + 1)就是字元串”Hello world.”的位址了。這時候，p就成了多餘的東西，可以去掉。

但是，這時又産生了另外一個問題：老是使用(char *)(pTC + 1)十分不友善。如果能夠找出一種方法，既能直接引用該字元串，又不占用結構體的空間，那就完美了。符合這種條件的代碼結構應該是一個非對象的符号位址，在結構體的尾部放置一個長度為0的數組是一個絕妙的解決方案。不過，C/C++标準規定不能定義長度為0的數組，是以，有些編譯器就把0長度的數組成員作為自己的非标準擴充。例如：

struct testClass
{
       int a;
       double b;
       char c[0];
};           

其中，c就叫柔性數組成員，如果把pTC指向的動态配置設定記憶體看作一個整體，c就是一個長度可以動态變化的結構體成員，柔性一詞來源于此。c的長度為0，是以它不占用testClass的空間，同時pTC->c就是”Hello world.”的首位址，不需要再使用( char* )( pTC + 1 )這麼醜陋的文法了。

鑒于這種代碼結構所産生的重要作用，C99甚至把它收入了标準中：

As a special case, the last element of a structure with more than one named member may have an incomplete array type; this is called a flexible array member.

C99使用不完整類型實作柔性數組成員，标準形式是這樣的：

struct testClass
{
       int a;
       double b;
       char c[];
};           

c同樣不占用testClass的空間，隻作為一個符号位址存在，而且必須是結構體的最後一個成員。柔性數組成員不僅可以用于字元數組，還可以是元素為其它類型的數組，例如：

struct testClass
{
       int a;
       double b;
       float c[];
};           

應當盡量使用标準形式，在非C99的場合，可以使用指針方法。有些人使用char a[1]，這是非常不可取的，把這樣的a用作柔性數組成員會發生越界行為，雖然C/C++标準并沒有規定編譯器應當檢查越界，但也沒有規定不能檢查越界，為了一個小小的指針空間而犧牲移植性，是不值得的。