c - 将灵活的数组成员分配为结构

Question

我对指针和其他东西了解得更多，但我不知道我在这里做错了什么。如果我有 字符 *(*数据)[]那只会被解释为“指向 char 指针数组的指针”，对吗？然后我有一个像这样的结构，typedef 是 myStruct，尽管它可能是多余的，但这不是重点:

    typedef struct myStruct myStruct;
    struct myStruct{
      int size;
      char *name;
      myStruct *(*array)[];
}

在网站上四处寻找类似的帖子后，我得到了这样的信息:

    //let's say allocating 5 spaces for this case
    myStruct *a = malloc(sizeof(myStruct)+ sizeof(struct myStruct *)*5);

我确定我分配结构的数字是数组的大小。我不太明白这个问题，如果它是一个结构，它是如何工作的？这里的计划是拥有这个结构，它包含一个由 5 个 myStruct 组成的数组。我是否也必须单独分配它们？像这样？

    a->array[0] = malloc( .... ) 

我试过了，它一直给我一个错误，说无效使用具有未指定边界的数组。我做错了什么或者我该如何解决这个问题？谢谢

Answer 1

从您的评论来看，您似乎想要一个指向结构指针数组的指针，而不是一个指向结构数组的指针，因为“指向 char * 数组的指针”也有两个间接级别。

这是区别:

1. 指向结构的指针:

2. 指向结构数组的指针:

3. 指向结构指针数组的指针:

假设您想要#3，您可以这样做(在“传统”C 中):

typedef struct myStruct myStruct;

struct myStruct
{
    int        size;
    char      *name;
    myStruct **array;
};

myStruct *allocate_node(char *name, int size)
{
    myStruct *p_node;
    if (size < 0)
        size = 0;
    p_node = calloc(1, sizeof(myStruct));
    p_node->name = name;
    p_node->size = size;
    p_node->array = calloc(1, size * sizeof(myStruct *));

    return p_node;
}

void expand_node_child_array(myStruct *p_node, int size_to_add)
{
    if (size_to_add < 1 || p_node == NULL)
        return;
    if (p_node->array == NULL)
    {
        p_node->size = size_to_add;
        p_node->array = calloc(1, size_to_add * sizeof(myStruct *));
    }
    else
    {
        p_node->array = realloc(p_node->array, (p_node->size + size_to_add) * sizeof(myStruct *));
        memset(p_node->array + p_node->size * sizeof(myStruct *), 0, size_to_add * sizeof(myStruct *));
        p_node->size += size_to_add;
    }
}

myStruct *get_child_node(myStruct *p_node, int index)
{
    if (index < 0 || index >= p_node->size)
        return 0;
    return p_node->array[index];
}

int set_child_node(myStruct *p_node, int index, myStruct *p_child)
{
    if (index < 0 || index >= p_node->size)
        return FALSE;
    p_node->array[index] = p_child;
    return TRUE;
}

void free_node(myStruct **pp_node)
{
    // Free p_node and the array but DO NOT free the children
    if (pp_node == NULL || *pp_node == NULL)
        return;
    if ((*pp_node)->array != NULL)
        free((*pp_node)->array);
    free((*pp_node));
    *pp_node = NULL;
}

void free_node_and_children(myStruct **pp_node)
{
    int iChild;

    if (pp_node == NULL || *pp_node == NULL)
        return;
    for (iChild = 0; iChild < (*pp_node)->size; iChild++)
    {
        myStruct *p_child = get_child_node((*pp_node), iChild);
        if (p_child != NULL)
            free_node_and_children(&p_child);
        set_child_node((*pp_node), iChild, NULL);
    }
    free_node(pp_node);
}

更新

在C99标准语法下，灵活数组是出现在结构尾部的可变长度数组，其实际长度在运行时设置。它在内存中看起来像这样:

假设您的编译器支持这种语法(并非全部支持)，您可以这样声明它:

struct myStruct
{
    Type  array_of_type[]; /* AT THE END OF THE STRUCT ONLY */
};

“myStruct”的代码变为:

typedef struct myStruct myStruct;

struct myStruct
{
    int        size;
    char      *name;
    myStruct  *array[];
};

myStruct *allocate_node(char *name, int size)
{
    myStruct *p_node;
    if (size < 0)
        size = 0;
    p_node = calloc(1, sizeof(myStruct) + size * sizeof(myStruct *));
    p_node->name = name;
    p_node->size = size;

    return p_node;
}

myStruct *get_child_node(myStruct *p_node, int index)
{
    if (index < 0 || index >= p_node->size)
        return NULL;
    return p_node->array[index];
}

int set_child_node(myStruct *p_node, int index, myStruct *p_child)
{
    if (index < 0 || index >= p_node->size)
        return FALSE;
    p_node->array[index] = p_child;
    return TRUE;
}

void free_node(myStruct **pp_node)
{
    if (pp_node == NULL || *pp_node == NULL)
        return;
    free((*pp_node));
    *pp_node = NULL;
}

void free_node_and_children(myStruct **pp_node)
{
    int iChild;

    if (pp_node == NULL || *pp_node == NULL)
        return;
    for (iChild = 0; iChild < (*pp_node)->size; iChild++)
    {
        myStruct *p_child = get_child_node((*pp_node), iChild);
        if (p_child != NULL)
            free_node_and_children(&p_child);
        set_child_node((*pp_node), iChild, NULL);
    }
    free_node(pp_node);
}

如果您的编译器没有，请参阅 here一些解决方法。

使用灵活的数组，扩展数组将需要重新分配节点本身并修复对它的所有引用，这在“指向指针数组的指针”设计中不需要。

您使用的语法:

    myStruct  *(*array)[];

应该是read as “指向结构指针大小未知的数组的指针”，而不是

    myStruct  **array;

这是“指向结构指针的指针”，或者(例如):

    myStruct *(*array)[4];

这是“指向长度为 4 的指针数组的指针。”

你的语法实际上产生了内存映射#3，但是访问单个元素有点尴尬，因为你必须明确地得到一个指向“未知大小数组”的第零个元素的指针，它是 (* p_node->array)。因此，#3 中的函数修改如下:

void expand_node_child_array(myStruct *p_node, int size_to_add)
{
    if (size_to_add < 1 || p_node == NULL)
        return;
    if (p_node->array == NULL)
    {
        p_node->size = size_to_add;
        p_node->array = calloc(1, size_to_add * sizeof(myStruct *));
    }
    else
    {
        p_node->array = realloc(p_node->array, (p_node->size + size_to_add) * sizeof(myStruct *));
        memset((*p_node->array) + p_node->size * sizeof(myStruct *), 0, size_to_add * sizeof(myStruct *));
        p_node->size += size_to_add;
    }
}

myStruct *get_child_node(myStruct *p_node, int index)
{
    if (index < 0 || index >= p_node->size)
        return NULL;
    return (*p_node->array)[index];
}

int set_child_node(myStruct *p_node, int index, myStruct *p_child)
{
    if (index < 0 || index >= p_node->size)
        return FALSE;
    (*p_node->array)[index] = p_child;
    return TRUE;
}

最后，两种架构的测试代码:

void dump_nodes_recursive(myStruct *p_node, int level)
{
    if (p_node == NULL)
    {
        printf("%*s", 4*level, " ");
        printf("NULL\n");
    }
    else
    {
        int iChild;
        printf("%*s", 4*level, " ");
        printf("Node: Name=\"%s\", array size=%d\n", p_node->name, p_node->size);
        for (iChild = 0; iChild < p_node->size; iChild++)
        {
            myStruct *p_child = get_child_node(p_node, iChild);
            printf("%*s", 4*level, " ");
            printf("Child [%d]:\n", iChild);
            dump_nodes_recursive(p_child, level+1);
        }
    }
}

void dump_nodes(myStruct *p_node)
{
    dump_nodes_recursive(p_node, 0);
}

void test_my_struct()
{
    myStruct *p_top = allocate_node("top", 4);
    myStruct *p_child0 = allocate_node("child0", 1);
    myStruct *p_child1 = allocate_node("child1", 5);
    myStruct *p_child2 = allocate_node("child2", 0);
    myStruct *p_child3 = allocate_node("child3", 0);
    myStruct *p_child00 = allocate_node("child00", 0);

    set_child_node(p_top, 0, p_child0);
    set_child_node(p_top, 1, p_child1);
    set_child_node(p_top, 2, p_child2);

    set_child_node(p_top, 3, p_child3);

    set_child_node(p_child0, 0, p_child00);

    dump_nodes(p_top);

    free_node_and_children(&p_top);
}