第10课

第10课 - struct和union分析

1. 空结构体

在C语言中，结构体表示一系列变量的的集合，那编译器如何处理空结构体呢？

一类编译器认为，既然你是空结构体，内部没有成员变量那结构体大小就为0，但是可以正常编译；另一类编译器认为，空结构体有悖于结构体设计的初衷，既然结构体是变量的集合但空结构体中却没有成员变量，所以编译直接报错。

使用不同的编译器编译下面的代码：

 1 #include <stdio.h>
 2 
 3 // 空结构体
 4 struct Test{
 5 
 6 };
 7 
 8 int main()
 9 {
10     struct Test t1;
11     struct Test t2;
12 
13     printf("sizeof(struct Test) = %zu
", sizeof(struct Test));
14 
15     printf("sizeof(t1) = %zu, &t1 = %p
", sizeof(t1), &t1);
16     printf("sizeof(t2) = %zu, &t2 = %p
", sizeof(t2), &t2);
17 
18     return 0;
19 }

gcc编译器 ==> 编译通过，且空结构体的大小为0。

VS2010编译器 ==> 编译报错

BCC编译器 ==> 编译报错

2. 柔性数组

（1）柔性数组即数组大小待定的数组，如：int SoftArray[ ];

（2）C语言中可以由结构体产生柔性数组 // 柔性数组仅存在于结构体中

（3）C语言中结构体的最后一个元素可以是柔性数组 // 柔性数组必须为结构体的最后一个元素，否则编译报错：10-2.c:5:9: error: flexible array member not at end of struct

柔性数组：

1 struct SoftArray {
2     int len;
3     int array[];    // 结构体最后一个元素为柔性数组
4 };

第一次碰到柔性数组，不禁有两个疑问：① 柔性数组大小为多少，它表示什么？② 为什么需要柔性数组，它的用法是什么？

第一个疑问我们写代码测试一下便知道了

 1 #include <stdio.h>
 2 
 3 struct SoftArray {
 4     int len;
 5     int array[];    // 结构体最后一个元素为柔性数组
 6 };
 7 
 8 int main()
 9 {
10     struct SoftArray sa;
11 
12     printf("sizeof(struct SoftArray) = %zu
", sizeof(struct SoftArray));
13     printf("&sa.len = %p, sa.array = %p
", &sa.len, sa.array);
14 
15     return 0;
16 }

执行结果如下，可见 array 是不占用内存空间的，通过打印 len 和 array 的地址可以看出来，array 是一个标识符，标识结构体尾字节的下一个字节的地址。

第二个疑问通过唐老师的讲解，了解到柔性数组的用法

柔性数组的一般用法如下，通过柔性数组可以得到一个动态大小的数组。

1 struct SoftArray* sa = NULL;
2 sa = (struct SoftArray*)malloc(sizeof(struct SoftArray)+sizoef(int)*5);
3 sa->len = 5;

结构体的内存布局如下：

【柔性数组使用分析】

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <malloc.h>
 3 
 4 struct SoftArray
 5 {
 6     int len;
 7     int array[];
 8 };
 9 
10 struct SoftArray* create_soft_array(int size)
11 {
12     struct SoftArray* ret = NULL;
13     
14     if( size > 0 )
15     {
16         ret = (struct SoftArray*)malloc(sizeof(struct SoftArray) + sizeof(int) * size);
17         
18         ret->len = size;
19     }
20     
21     return ret;
22 }
23 
24 void delete_soft_array(struct SoftArray* sa)
25 {
26     free(sa);
27 }
28 
29 void func(struct SoftArray* sa)
30 {
31     int i = 0;
32     
33     if( NULL != sa )
34     {
35         for(i=0; i<sa->len; i++)
36         {
37             sa->array[i] = i + 1;
38         }
39     } 
40 }
41 
42 int main()
43 {
44     int i = 0;
45     struct SoftArray* sa = create_soft_array(10);
46     
47     func(sa);
48     
49     for(i=0; i<sa->len; i++)
50     {
51         printf("%d
", sa->array[i]);
52     }
53     
54     delete_soft_array(sa);
55     
56     return 0;
57 }

程序输出结果：

3. 共用体（union）

（1）C语言中的union在语法上与struct相似

（2）union只分配最大成员的空间，所有成员共享这个空间

（3）union的使用受系统大小端的影响

【判断系统的大小端】

 1 #include <stdio.h>
 2 
 3 int system_mode()
 4 {
 5     union SM
 6     {
 7         int i;
 8         char c;
 9     };
10 
11     union SM sm;
12     sm.i = 1;
13     return sm.c;
14 }
15 
16 int main()
17 {
18     // 返回1时为小端，0为大端模式
19     printf("System Mode: %d
", system_mode());
20     return 0;
21 }