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【C语言】柔性的数组是什么？C/C++程序的内存开辟又是？-创新互联

本文主要讲解柔性数组的相关知识点，并穿插一下C/C++程序的内存开辟，涉及到动态内存管理函数，如有不了解的，请参考这一篇文章【C语言】小王带您轻松实现动态内存管理（简单易懂）_小王学代码的博客-博客

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目录

前言

一、C/C++程序的内存开辟

1.1 初步分析内存

1.2 详细分析内存管理

二、柔性数组

2.1 柔性数组的特点

2.2 柔性数组的使用

2.3 柔性数组的优势

总结

前言

首先，我们知道在程序编译、运行的过程中，程序中的变量等会再内存中申请空间，这个时候呢，就需要我们来了解一下，C/C++程序的内存开辟是什么情况。

其次，我们都知道数组，知道数组是在编译的时候，就已经固定了内存空间，元素大小，那么什么又叫做柔性数组呢，是不是我们所想的那样，可以任意变化数组大小呢？

接下来，让小王带领大家一一探讨！！！

一、C/C++程序的内存开辟

我们一定想知道，到底C/C++程序在运行过程会将内存分为几部分，是如何划分的？

首先有一个简易图，让我们大致了解一下，变量放在哪，动态管理函数又放在哪？

内存空间可以初步分为：栈区、堆区、静态区

如图所示：

1.1 初步分析内存

栈区：主要是局部变量和函数形参在这个地方占用空间

堆区：动态内存管理函数malloc、free、calloc、realloc等等函数申请空间

静态区：存放全局变量、静态变量 

有关于堆区的这些函数可以去上一篇函数去看看，静态区也没什么好讲的，主要是全局变量和静态变量。

全局变量：在整个程序中所有函数之内都可以使用，可以更改内容，只在程序结束时退出

静态变量：由static修饰的变量，可以更改内容，在程序结束的时候才会失去对空间的使用权

栈区，由一个常见的小问题，返回栈区空间问题

如图所示：

1.2 详细分析内存管理

我们将内存更加细致的分为，内核空间、栈、内存映射段、堆、数据段、代码段

如图所示：

C/C++程序内存分配的几个区域：

1. 栈区（stack）：在执行函数时，函数内局部变量的存储单元都可以在栈上创建，函数执行结束时这些存储单元自动被释放。栈内存分配运算内置于处理器的指令集中，效率很高，但是分配的内存容量有限。 栈区主要存放运行函数而分配的局部变量、函数参数、返回数据、返回地址等。
2. 堆区（heap）：一般由程序员分配释放， 若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收 。分配方式类似于链表。
3. 数据段（静态区）（static）存放全局变量、静态数据。程序结束后由系统释放。
4. 代码段：存放函数体（类成员函数和全局函数）的二进制代码

有了上图，我们就可以更加清晰的认知到，由static来静态修饰局部变量的意义了，相当于改变了生命周期。

实际上普通的局部变量是在栈区分配空间的，栈区的特点是在上面创建的变量出了作用域就销毁。
但是被static修饰的变量存放在数据段（静态区），数据段的特点是在上面创建的变量，直到程序结束才销毁
所以生命周期变长。

二、柔性数组

柔性数组，是C99标准中，结构中的最后一个元素允许是未知大小的数组，这就是柔性数组成员

例如：

typedef struct Node {
	int i;
	int arr[];//这就是柔性数组成员
	//或者是这样的情况：int arr[0]
	//int arr[0] 中的零并没有实际意义，并不是说明0个元素，这只是柔性数组的标识
};
2.1 柔性数组的特点

1.结构中的柔性数组成员前面必须至少一个其他成员。        
2.sizeof 返回的这种结构大小不包括柔性数组的内存。
3.包含柔性数组成员的结构用malloc ()函数进行内存的动态分配，并且分配的内存应该大于  结构的大小，以适应柔性数组的预期大小

图示解释：

2.2 柔性数组的使用

实际上柔性数组的使用和其他数组的使用是没有什么区别的，只是说，柔性数组是一种方式，可以在不知道需要多大的数组元素个数的时候，使用， 这样在后面可以根据自己所需，申请适当空间大小的数组来使用。所以是柔性的，普通数组是固定死的

代码演示：

typedef struct Node {
	int i;
	int arr[];//这就是柔性数组成员
	//或者是这样的情况：int arr[0]
	//int arr[0] 中的零并没有实际意义，并不是说明0个元素，这只是柔性数组的标识
}Node;
int main()
{
	int sz = sizeof(Node);
	printf("%d\n", sz);//4  只算除了柔性数组的其他成员的内容
	Node* p = (Node*)malloc(sizeof(Node)+10*sizeof(int));
	//创建 p结构体的空间，sizeof(Node）为int i 的空间 10*sizeof(int) 是留给柔性数组的空间
	for (int i = 0; i< 10; i++) {
		p->arr[i] = i + 1;
	}
	for (int i = 0; i< 10; i++) {
		printf("%d ", p->arr[i]);
	}
	free(p);
	return 0;
}

根据自己所需，我们设计了10个int类型元素的数组arr

2.3 柔性数组的优势

我们现在可能反应回来了，可能有人在问，这个柔性数组，我们也可以这样搞呀！

代码演示：

struct S {
	int n;
	int* arr;
};
int main()
{
	//先申请结构体的空间
	struct S* s = (struct S*)malloc(sizeof(struct S));
	//赋值
	s->n = 10;
	//再申请int*的空间
	s->arr = (int*)malloc(sizeof(int) * 10);
	//这样申请到了10个整型大小的空间
	for (int i = -0; i< 10; i++) {
		s->arr[i] = i + 1;
	}
	for (int i = 0; i< 10; i++) {
		printf("%d ", s->arr[i]);
	}
	free(s->arr);//先取消s.arr的空间并置为NULL，如果先s置为NULL，再滞空arr 的时候会警告
	s->arr = NULL;
	free(s);//要注意先后顺序，先内部的arr free滞空，再s free滞空
	s = NULL;
	return 0;//防止错误吧，逻辑问题
}

我们能看到，这样的代码也能实现柔性数组那样的功能啊，确实是可以实现的，但是我们来分析一下，使用柔性数组有什么优势呢？

第一：方便内存释放

如果我们的代码是在一个给别人用的函数中，你在里面做了二次内存分配，并把整个结构体返回给用户。用户调用free可以释放结构体，但是用户并不知道这个结构体内的成员也需要free，所以你不能指望用户来发现这个事。所以，如果我们把结构体的内存以及其成员要的内存一次性分配好了，并返回给用户一个结构体指针，用户做一次free就可以把所有的内存也给释放掉。

第二：这样有益于访问速度

连续的内存有益于提高访问速度，也有益于减少内存碎片。（其实，我个人觉得也没多高了，反正你跑不了要用做偏移量的加法来寻址）

就是说使用柔性数组，只需要malloc一次、free一次、且空间是连续的

非柔性数组，需要malloc两次、free一次、且空间不是连续的

总结

这里我们就知道了，C/C++程序的内存分配是什么情况，简易的内存分配可以怎么描述？更加细致的分配，我也在本文中讲解了，最后是对于柔性数组的分析和使用，可能有些小伙伴觉得，哎，好像这个柔性数组没有什么太大的用处啊，我可以用别的方法实现呀（有讲），实际上这是C语言给我们提供的一种解决问题的思路或者是方式，不需要深究，我们知道，会用即可！！！

那么本文就到此结束了，下一篇文章，我们来讲述一下，文件操作是如何使用的，相关函数又是如何，可以对通讯录做升级处理啦！！！

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