C之 struct 和 union（十）

        在 C 语言中我们经常会使用到 struct 和 union，那么它们两个各自有何特点呢？今天我们就一探究竟。

        我们先来介绍下 struct 。它可以看做是变量的集合，那么一个空的结构体占多大内存呢？这是一个有趣的问题，按照理论分析，它应该是0。但是按照 C 语言的设计思想来说，不可能存在空结构体的，定义一个空结构体没意义啊，所以应该报错的。下来我们就分别在 gcc 和 BCC 编译器上实验下。由于代码比较简单，就不贴代码了，我们直接来结果。图一为在 gcc 编译器下编译的，图二为在 BCC 编译器下编译的。

                                              图一

                                                        图二

        那么我们可以看到在 gcc 编译器中，它支持我们的第一种看法，即认为占0个字节的内存。但是在 BCC 编译器中，它认为这样是不合法的，定义空结构体根本没必要，所以直接报错了。

        那么我们在 C 语言中定义一个组数时，平常情况下只能定义大小是固定的数组。有没有什么办法让我们在 C 语言中定义一个动态大小的数组呢？办法当然是有的，这时我们就要用到我们的 struct 了。我们可以利用 struct 来定义一个大小待定的数组，我们称之为柔性数组。 在 C 语言中结构体的最后一个元素可以是大小未知的数组，那么在结构体中的数组便是一个待使用的标识符，并不占用存储空间。不信吗？我们来做个实验，代码如下：

#include <stdio.h>

struct TS
{
    int len;
    int array[];
};

int main()
{ 
    printf("sizeof(struct TS) = %d\n", sizeof(struct TS));
      
    return 0;
}

        我们先来分析下这个代码，结构体 TS 中定义了一个 int 类型的变量 len，还有个大小未知的数组 array。那么这个可以编译通过吗？如果可以，它的大小又会是多少呢？我们来看看结果：

        我们可以看到编译器并没有报错，也就证明是可以这样定义的，并且它的大小为 4 。这说明数组 array 并没有占用内存。下来我们来介绍下柔性数组的用法，如下图所示

        我们来使用下柔性数组，代码如下：

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

struct SoftArray
{
    int len;
    int array[];
};

struct SoftArray* create_soft_array(int size)
{
    struct SoftArray* ret = NULL;
    
    if( size > 0 )
    {
        ret = (struct SoftArray*)malloc(sizeof(struct SoftArray) + sizeof(int) * size);
        
        ret->len = size;
    }
    
    return ret;
}

void delete_SoftArray(struct SoftArray* sa)
{
    free(sa);
}

void func(struct SoftArray* sa)
{
    int i = 0;
    
    if( NULL != sa )
    {
        for(i=0; i<sa->len; i++)
        {
            sa->array[i] = i + 1;
        }
    }
}

int main()
{ 
    int i = 0;
    struct SoftArray* sa = create_soft_array(5);
    
    func(sa);
    
    for(i=0; i<sa->len; i++)
    {
        printf("sa[%d] = %d\n", i, sa->array[i]);
    }
    
    delete_SoftArray(sa);
      
    return 0;
}

        我们来看下编译后的结果

        我们已经成功实现了一个柔性数组，可以自己指定这个数组的大小了。

        下来我们来介绍下 C 语言中的 union，它在语法上跟 struct 很像。但是 union 只分配最大的成员变量的空间，所有成员共享这个空间。union 的使用受系统大小端的影响，我们来看看系统的大小端内存是怎样分配的，如下图所示：

        那么在小端模式下，数据存储在低位地址上。大端则相反，但是我们的程序取数据总是从低地址开始取的。在上图中的程序中，如果系统是小端，则输出为 1，反之则为 0。根据 union 这个特性，我们可以写一个判断系统大小端的函数。这道题也是笔试中我们经常会见到的，代码如下：

#include <stdio.h>

int System_mode()
{
    union SM
    {
        int i;
        char c;
    };
    
    union SM sm;
    
    sm.i = 1;
    
    return sm.c;
}

int main()
{ 
    if( 1 == System_mode() )
    {
        printf("小端模式\n");
    }
    else
    {
        printf("大端模式\n");
    }
      
    return 0;
}

        我们编译后结果如下：

        那么我们本节学习了 struct 和 union 的有关特性，通过本节学习，总结如下：1、struct 中每个数据成员有独立的存储空间，可以通过最后的数组标识符产生柔性数组；2、union 中所有的数据成员共享同一个存储空间，同时它的使用会受到系统大小端的影响。后面我们会继续对 C 语言的学习。

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