结构体中的指针与零长度数组

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结构体中的指针与零长度数组

2016-06-15 22:57 ⁄ 工业·编程 ⁄ 共 3275字 ⁄ 字号小中大 ⁄ 暂无评论

0长度的数组在ISO C和C++的规格说明书中是不允许的,但是由于gcc 预先支持C99的这种玩法，所以，“零长度数组”在gcc环境下是合法的。

先看下面两个例子。

pzeroLengthArray.c

[cpp] view plain copy

#include <stdio.h>

struct str

{

int len;

char *s;

};

struct foo

{

struct str *a;

};

int main()

{

struct foo f = {0};

printf("sizeof(struct str) = %d\n", sizeof(struct str));

printf("before f.a->s.\n");

if(f.a->s)

{

printf("before printf f.a->s.\n");

printf(f.a->s);

printf("before printf f.a->s.\n");

}

return 0;

}

zeroLengthArray.c

[cpp] view plain copy

#include <stdio.h>

struct str

{

int len;

char s[0];

};

struct foo

{

struct str *a;

};

int main()

{

struct foo f = {0};

printf("sizeof(struct str) = %d\n", sizeof(struct str));

printf("before f.a->s.\n");

if(f.a->s)

{

printf("before printf f.a->s.\n");

printf(f.a->s);

printf("before printf f.a->s.\n");

}

return 0;

}

编译，运行如下

[python] view plain copy

gcc -g -o ptest pzeroLengthArray.c

gcc -g -o test zeroLengthArray.c

[root@SPA tmp]# ./test

sizeof(struct str) = 4

before f.a->s.

before printf f.a->s.

Segmentation fault (core dumped)

[root@SPA tmp]# ./ptest

sizeof(struct str) = 16

before f.a->s.

Segmentation fault (core dumped)

从上面的运行结果可以看出，sizeof的结果以及发生段错误的位置，均不相同。

从汇编分析原因

生成汇编代码，分析如下

[python] view plain copy

gcc -S pzeroLengthArray.c

gcc -S zeroLengthArray.c

[root@SPA tmp]# diff pzeroLengthArray.s zeroLengthArray.s

1c1

< .file "pzeroLengthArray.c"

---

> .file "zeroLengthArray.c"

21c21

< movl $16, %esi

---

> movl $4, %esi

27,30d26

< movq -16(%rbp), %rax

< movq 8(%rax), %rax

< testq %rax, %rax

< je .L2

34c30

< movq 8(%rax), %rdi

---

> leaq 4(%rax), %rdi

39d34

< .L2:

可以看到有

对于char s[0]来说，汇编代码用了leaq指令，leaq 4(%rax), %rdi

对于char*s来说，汇编代码用了movq指令，movq 8(%rax), %rdi

lea全称load effective address，是把地址放进去，而mov则是把地址里的内容放进去。

从这里可以看到，访问成员数组名其实得到的是数组的相对地址，而访问成员指针其实是相对地址里的内容（这和访问其它非指针或数组的变量是一样的）。

访问相对地址，程序不会crash，但是，访问一个非法的地址中的内容，程序就会crash。

零长度数组存在的价值

第一，节省内存。从上面的例子中可以看出，零长度数组不占用内存空间，而指针却占用内存空间。

第二，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。

第三，这样有利于访问速度。连续的内存有益于提高访问速度，也有益于减少内存碎片。

test.c

[cpp] view plain copy

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

struct zerodemo{

int num;

char zero[0];

};

struct ptrdemo{

int num;