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首页 / 操作系统 / Linux / GCC 中零长数组与变长数组

前两天看程序,发现在某个函数中有下面这段程序:int n;//define a variable nint array[n]; //define an array with length n在我所学的C语言知识中,这种数组的定义在编译时就应该有问题的,因为定义数组时,数组的长度必须要是一个大于0的整型字面值或定义为 const 的常量。例如下面这样int array1[10]; //validint const N = 10;int array2[N];//validint n = 10;int array3[n];//invalid但从上面看第三种定义数组的方法也是正确的,于是,我用 gcc 去编译这段程序,发现确实没报错,而且我对此数组进行一些操作,结果也都是正确!这简直颠覆了我的知识框架!难道大学老师教我的、我平时看的书,都是错误的吗?!我开始寻找答案...

C 语言中变长数组

最官方的解释应该是 C 语言的规范和编译器的规范说明了。
  • 在 ISO/IEC9899 标准的 6.7.5.2 Array declarators 中明确说明了数组的长度可以为变量的,称为变长数组(VLA,variable length array)。(注:这里的变长指的是数组的长度是在运行时才能决定,但一旦决定在数组的生命周期内就不会再变。
  • 在 GCC 标准规范的 6.19 Arrays of Variable Length 中指出,作为编译器扩展,GCC 在 C90 模式和 C++ 编译器下遵守 ISO C99 关于变长数组的规范。
这下,终于安心了,原来这种语法确实是 C 语言规范,GCC 非常完美的支持了 ISO C99。但令人遗憾的是,我们的大学老师教给我们的还是老一套,虽然关系不是很大,但这也从侧面反映了我们的教育是多么地滞后!而且我们读的 C 语言书,在不加任何限定的条件下,就说某某语法是不对的,读书的人只能很痛苦地记下!小小吐槽一下,下面继续...这种变长数组有什么好处呢?你可以使用 alloca 函数达到类似的动态分配数组的效果,但 alloca 函数分配的空间在函数退出时还依然存在,你需要手动地去释放所分配的空间;VLA 就不一样了,在数组名生命周期结束之后,所分配的空间也就随之释放。当然,关于 VLA 还有很多限制,例如 ISO/IEC9899 给出了下面这个例子:extern int n;int A[n]; // invalid: ?le scope VLAextern int (*p2)[n];// invalid: ?le scope VMint B[100]; // valid: ?le scope but not VMvoid fvla(int m, int C[m][m]);// valid: VLA with prototype scopevoid fvla(int m, int C[m][m]) // valid: adjusted to auto pointer to VLA{typedef int VLA[m][m];// valid: block scope typedef VLAstruct tag {int (*y)[n];// invalid: y not ordinary identi?erint z[n]; // invalid: z not ordinary identi?er};int D[m]; // valid: auto VLAstatic int E[m];// invalid: static block scope VLAextern int F[m];// invalid: F has linkage and is VLAint (*s)[m];// valid: auto pointer to VLAextern int (*r)[m]; // invalid: r has linkage and points to VLAstatic int (*q)[m] = &B;// valid: q is a static block pointer to VLA}至于上面语法的原因,请参考 ISO/IEC9899 。

GCC 中零长数组

GCC 中允许使用零长数组,把它作为结构体的最后一个元素非常有用,下面例子出自 gcc 官方文档。struct line {int length;char contents[0];};struct line *thisline = (struct line *) malloc (sizeof (struct line) + this_length);thisline->length = this_length;从上例就可以看出,零长数组在有固定头部的可变对象上非常适用,我们可以根据对象的大小动态地去分配结构体的大小。在 Linux 内核中也有这种应用,例如由于 PID 命名空间的存在,每个进程 PID 需要映射到所有能看到其的命名空间上,但该进程所在的命名空间在开始并不确定(但至少为 init 命名空间),需要在运行是根据 level 的值来确定,所以在该结构体后面增加了一个长度为 1 的数组(因为至少在一个init命名空间上),使得该结构体 pid 是个可变长的结构体,在运行时根据进程所处的命名空间的 level 来决定 numbers 分配多大。(注:虽然不是零长度的数组,但用法是一样的)struct pid{atomic_t count;unsigned int level;/* lists of tasks that use this pid */struct hlist_head tasks[PIDTYPE_MAX];struct rcu_head rcu;struct upid numbers[1];};

参考资料

  • ISO/IEC9899
  • GCC Online Documents
Ubuntu 12.04嵌入式交叉编译环境arm-linux-GCC搭建过程图解 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-06/85902.htmUbuntu 12.10安装交叉编译器arm-none-linux-gnueabi-GCC http://www.linuxidc.com/Linux/2013-03/82016.htmUbuntu下Vim+GCC+GDB安装及使用 http://www.linuxidc.com/Linux/2013-01/78159.htmUbuntu下两个GCC版本切换 http://www.linuxidc.com/Linux/2012-10/72284.htmGCC 的详细介绍:请点这里
GCC 的下载地址:请点这里本文永久更新链接地址:http://www.linuxidc.com/Linux/2014-12/110234.htm