嵌入式C語言自我修養 05 零長度陣列

顧名思義，零長度陣列就是長度為0的陣列。

ansi c 標準規定：定義乙個陣列時，陣列的長度必須是乙個常數，即陣列的長度在編譯的時候是確定的。在ansi c 中定義乙個陣列的方法如下：

int  a[10];

c99 新標準規定：可以定義乙個變長陣列。

int len;
int a[len];

也就是說，陣列的長度在編譯時是未確定的，在程式執行的時候才確定，甚至可以由使用者指定大小。比如，我們可以定義乙個陣列，然後在程式執行時才指定這個陣列的大小，還可以通過輸入資料來初始化陣列，示例**如下。

int main(void)

在這個程式中，我們定義乙個零長度陣列，使用 sizeof 檢視其大小可以看到：零長度陣列在記憶體中不占用空間，大小為0。

零長度陣列一般單獨使用的機會很少，它常常作為結構體的乙個成員，構成乙個變長結構體。

struct buffer;
int main(void)

零長度陣列在結構體中同樣不占用儲存空間，所以 buffer 結構體的大小為4。

零長度陣列經常以變長結構體的形式，在某些特殊的應用場合，被程式設計師使用。在乙個變長結構體中，零長度陣列不占用結構體的儲存空間，但是我們可以通過使用結構體的成員 a 去訪問記憶體，非常方便。變長結構體的使用示例如下。

struct buffer;
int main(void)

在這個程式中，我們使用 malloc 申請一片記憶體，大小為 sizeof(buffer) + 20，即24個位元組大小。其中4個位元組用來儲存結構體指標 buf 指向的結構體型別變數，另外20個位元組空間，才是我們真正使用的記憶體空間。我們可以通過結構體成員 a，直接訪問這片記憶體。

零長度陣列在核心中，一般以變長結構體的形式使用。今天我們就分析一下 linux 核心中的 usb 驅動。在網絡卡驅動中，大家可能都比較熟悉乙個名字：套接字緩衝區，即 socket buffer，用來傳輸網路資料報。同樣，在 usb 驅動中，也有乙個類似的東西，叫 urb，其全名為 usb request block，即 usb 請求塊，用來傳輸 usb 資料報。

struct urb ;

struct usb_iso_packet_descriptor iso_frame_desc[0];

大家在各種場合，可能常常會看到這樣的字眼：陣列名在作為函式引數進行引數傳遞時，就相當於是乙個指標。在這裡，我們千萬別被這句話迷惑了：陣列名在作為函式引數傳遞時，確實傳遞的是乙個位址，但陣列名絕不是指標，兩者不是同乙個東西。陣列名用來表徵一塊連續記憶體儲存空間的位址，而指標是乙個變數，編譯器要給它單獨再分配乙個記憶體空間，用來存放它指向的變數的位址。我們看下面這個程式。

struct buffer1;
struct buffer2;
int main(void)

執行結果分別為：

buffer1：4

buffer2：8

對於乙個指標變數，編譯器要為這個指標變數單獨分配乙個儲存空間，然後在這個儲存空間上存放另乙個變數的位址，我們就說這個指標指向這個變數。而陣列名，編譯器不會再給其分配乙個儲存空間的，它僅僅是乙個符號，跟函式名一樣，用來表示乙個位址。我們接下來看另乙個程式。


int array1[10] =;
int array2[0];
int *p = &array1[5];
int main(void)

在這個程式中，我們分別定義乙個普通陣列、乙個零長度陣列和乙個指標變數。其中這個指標變數 p 的值為 array1[5] 這個陣列元素的位址，也就是說指標 p 指向 arraay1[5]。我們接著對這個程式使用 arm 交叉編譯器進行編譯，並進行反彙編。

$ arm-linux-gnueabi-gcc hello.c -o a.out

$ arm-linux-gnueabi-objdump -d a.out

從反彙編生成的彙編**中，我們找到 array1 和指標變數 p 的彙編**。

00021024 : 21024: 00000001 andeq r0, r0, r1 21028: 00000002 andeq r0, r0, r2 2102c: 00000003 andeq r0, r0, r3 21030: 00000004 andeq r0, r0, r4 21034: 00000005 andeq r0, r0, r5 21038: 00000006 andeq r0, r0, r6 2103c: 00000007 andeq r0, r0, r7 21040: 00000008 andeq r0, r0, r8 21044: 00000009 andeq r0, r0, r9 21048: 00000000 andeq r0, r0, r0 0002104c : 2104c: 00021038 andeq r1, r2, r8, lsr r0 disassembly of section .bss: 00021050 <__bss_start>:

21050: 00000000 andeq r0, r0, r0

從彙編**中，可以看到，對於長度為10的陣列 array1[10]，編譯器給它分配了從 0x21024--0x21048 一共40個位元組的儲存空間，但並沒有給陣列名 array1 單獨分配儲存空間，陣列名 array1 僅僅表示這40個連續儲存空間的首位址，即陣列元素 array1[0] 的位址。而對於 array2[0] 這個零長度陣列，編譯器並沒有給它分配儲存空間，此時的 array2 僅僅是乙個符號，用來表示記憶體中的某個位址，我們可以通過檢視可執行檔案 a.out 的符號表來找到這個位址值。

$ readelf -s  a.out
88: 00021024    40 object  global default   23 array1
89: 00021054     0 notype  global default   24 _bss_end__
90: 00021050     0 notype  global default   23 _edata
91: 0002104c     4 object  global default   23 p
92: 00010480     0 func    global default   14 _fini
93: 00021054     0 notype  global default   24 __bss_end__
94: 0002101c     0 notype  global default   23 __data_start_
96: 00000000     0 notype  weak   default  und __gmon_start__
97: 00021020     0 object  global hidden    23 __dso_handle
98: 00010488     4 object  global default   15 _io_stdin_used
99: 0001041c    96 func    global default   13 __libc_csu_init
100: 00021054     0 object  global default   24 array2
101: 00021054     0 notype  global default   24 _end
102: 000102d8     0 func    global default   13 _start
103: 00021054     0 notype  global default   24 __end__
104: 00021050     0 notype  global default   24 __bss_start
105: 00010400    28 func    global default   13 main
107: 00021050     0 object  global hidden    23 __tmc_end__
110: 00010294     0 func    global default   11 _init

從符號表裡可以看到，array2 的位址為 0x21054，在程式 bss 段的後面。array2 符號表示的預設位址是一片未使用的記憶體空間，僅此而已，編譯器絕不會單獨再給其分配乙個記憶體空間來儲存陣列名。看到這裡，也許你就明白了：陣列名和指標並不是一回事，陣列名雖然在作為函式引數時，可以當乙個位址使用，但是兩者不能劃等號。菜刀有時候可以當**用，但是你不能說菜刀就是**。

至於為什麼不用指標，很簡單。使用指標的話，指標本身也會占用儲存空間不說，根據上面的 usb 驅動的案例分析，你會發現，它遠遠沒有零長度陣列用得巧妙——不會對結構體定義造成冗餘，而且使用起來也很方便。

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