请问 C 中的空数组怎么理解？

[wangxn]

比如这个程序：

#include <stdio.h>

struct sdshdr {
    long len;
    long free;
    char buf[];
};

int main(void) {
    char buf[];
    printf("%d %d %d\n", sizeof(buf), sizeof(long), sizeof(struct sdshdr));
    return 0;
}

sdshdr中的buf是合法的，但main中的buf却不是合法的。请问怎么理解呢？有哪里可以看到相关的语法说明呢？ 谢谢！

[lawlielt]

main 中变量声明会分配内存的 你这怎么分配？ struct 只是一个结构

[suikator]

struct 中 buf 执行默认初始化， mian 中 buf 不执行初始化，没初始化自然不合法。

[wangxn]

@lawlielt 虽然是这个道理，但感觉挺奇怪的。

[krizex]

你的例子里面 struct 中的 buf 指向 free 之后开始的内存，是一种方便的用法，省的你用 sdshdr*(0)->free + sizeof(sdshdr*(0)->free)来找到这个地址了。

[krizex]

struct sdshdr {
long len;
long free;
char buf[];
};
中的 buf 本身不占内存，在可变长度的 struct 中，这个是个常见的用法。

[zts1993]

redis sds 嘿嘿嘿

[wangxn]

@krizex 多谢详细讲解。这种 C 的惯用法确实很巧妙。

[wangxn]

@zts1993 厉害，一眼就看出了出处。

[HarveyDent]

这个东西应该是叫变长数组吧。搜一下就晓得了

[rushcheyo]

这叫位域……没有人知道它的学名吗？这不是 “惯用法” 而是标准规定的正常语法。

[jccg90]

@rushcheyo 怎么我搜到的位域不是这个样子的

[wangxn]

@rushcheyo 这个不是位域……
```C
// 位域示例
struct sdshdr {
long len:2;
long free:6;
char buf[];
};
```

[Zirconi]

https://gcc.gnu.org/onlinedocs/gcc/Zero-Length.html#Zero-Length
C99 中称为 flexible array

[shimanooo]

auto p = malloc(sizeof(struct sdshdr) + variable_length)
p->buf[index_within_variable_length]

效果就是省一次 malloc ？代价是只能有一个变长数组，且必须放在末尾。

[wangxn]

@Zirconi 谢谢，终于找到了正规的语法说明！

[redsonic]

exploit 中这种写法很常见，可能 hacker 们都比较懒。

[nicevar]

看文档抽象，会汇编的话，直接 gcc -S 输出汇编代码，把 struct 的 char buf[]改成 char *buf 对照一下就好理解了，你会看到往寄存器 mov 的时候，前者不占空间

[wangxn]

@nicevar 这个和字符指针还是有区别的。这种方式不会额外占空间，但用字符指针的话却是实实在在多 4/8 字节的。

[wangxn]

@wangxn 糟糕，我理解错了，那位朋友的说法和我的一样，抱歉。

[zhicheng]

既不神奇，也不巧妙。不是变长数组，更不是位域。只是指向结构体末尾的指针。这种结构体不能直接定义变量使用，只能强转或动态内存。用不好有安全隐患，在数据库和服务器编程里经常这么用，解析磁盘文件和协议比较省事，因为通常二进制协议设计的时候数据包开始会有一个长度，后面紧跟着数据。

[zhicheng]

另外在结构体中，如果要求比较严格的话，不会定义成空。会定义成

struct {
size_t len;
char buf[1];
};

至于为什么，楼主可以自己琢磨一下。

[jeffersonpig]

这是 C99 标准增加的结构体柔性数组成员，结构体的最后一个成员可以是不指定长度的数组，用 sizeof 操作符取得的这种结构体的大小将不包括柔性数组成员的大小。包含柔性数组成员的结构体只能用动态内存分配进行构造，且分配的内存大小应大于结构体大小，否则数组将无法包含任何数据。数组的大小由动态分配的内存决定

[jeffersonpig]

话说 LZ 这个 redis 的代码版本有点旧吧

[wangxn]

@jeffersonpig 是的，好几年历史了，拿个老点的版本看起，不然新版本太多东西看得都眼花缭乱了。

[kingddc314]

特别用于结构体后面，是柔性数组，不占据空间，但是却可以根据指针进行寻址结构体后面的数据， C99 以前写法是 char buf[0]，一般是在结构体后面附带数组时使用，用来节省指针的 4 个或 8 个字节。

[sinxccc]

@kingddc314 主要目的不是节约字节，而是解析一段内存的时候可以直接套上去用。

[kingddc314]

@sinxccc 我感觉主要还是节省内存吧，特别是 redis 缓存这样内存很珍贵的，不然何不加一个指针成员更直观

[sinxccc]

@kingddc314 嗯，我对 redis 的源代码不熟…不过我指的是这样定义的结构体，在解析一段内存的时候可以直接把内存 buffer 强转成结构体指针，然后按结构体读取。指针成员是做不到的。

[SIGEV13]

这个 struct 内部的空数组只能出现在末尾， (sdshdr *) var_name->buf[n] 方便地指向那个 struct 末尾地址 + n * sizeof(char).

一般用在 header/metadata + data 这种结构里： 预先划分一大块内存，然后在这段内存里填上这种结构，方便解析。

从名字看，这个可能用来管理内存， len 这个结构 buf 的长度， free 标记这个块有没有被占用吧。

[zhujinliang]

这个跟指针有区别么？

[hsyu53]

个人理解，应该是为了让整个结构体占用一段连续的内存区域。

[kingddc314]

@sinxccc 才想到确实有你说的这方面原因，指针成员的话，不太方便保证指针内存和结构体内存连续，而这个柔性数组处理只需分配更大的空间就很自然了。在 Redis 里面 antirez 的 sds 是 C 语言的字符串封装，其中的 sdshdr 结构是保存头信息，结构体后面的堆空间才是保存字符串的，这样的情况就只能是连续空间。

[kingddc314]

https://github.com/antirez/sds

[kohnv]

这个叫柔性数组, 实现可变长 struct 的一种常用技巧.

[xpol]

结构体中变长数组，是一个惯用法。
结构体的最后一个成员可以这么用。 malloc 的时候会 malloc 实际要的数组长度的内存。结构体和数组一次性 malloc 。
如果你用指针的话，需要 malloc 两次，一次结构体，一次数组。另外就是访问方便，不用通过指针间接一次。
可惜有些编译器会报 warning 。可以在结构体中把长度设置为 1 来解决。

[xpol]

补充一下，不是 c99 （误？）中的 vla 。

[cwlmxwb]

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

/*
flexiable array
*/

typedef struct flexiable_array_s{
int a;
double b;
char s[0];
}flexiable_array_t;

int main(int argc, char const *argv[])
{
flexiable_array_t *test = (flexiable_array_t *)malloc(sizeof(flexiable_array_t) + 100 * sizeof(char));
char *s = "hello world!";
strcpy((char*)(test + 1), s); //strncpy would be better
printf("%s\n", test->s);
free(test);
return 0;
}

[jeffersonpig]

@zhujinliang 有，区别在于 buf 保存的字符串跟其它结构体成员的内存空间是否在一起。 redis 用这样的结构体封装了自己的 sds 字符串类型，一个 sds 实际上就是 sdshdr.buf ，可以通过结构体成员的地址偏移来获取该 sds 的类型和实际内容长度

[franklinyu]

@cwlmxwb 你這用的是 C90 的語法，樓主用的是 C99 裡面的「柔性數組（ flexible array ）」特性。

[jasonlz]

其正确区分声明和定义的区别，声明一个空数组并不违法，使用一个未定义的变量就是违法行为。不管是结构体里的 buf 还是 main 函数里的 buf ，都知识声明而未定义，即没有分配内存，未定义变量访问就会报错。同样的你如果使用一个未定义的结构体里的 buf ，也是会报错。而上面讨论的 zero-length array 是结构体在定义的时候自动给可变数组一个定义。