C语言变长数组data[0]
1、前言
今天在看代码中遇到一个结构中包含char data[0]，第一次见到时感觉很奇怪，数组的长度怎么可以为零呢？于是上网搜索一下这样的用法的目的，发现在linux内核中，结构体中经常用到data[0]。这样设计的目的是让数组长度是可变的，根据需要进行分配。方便操作，节省空间。
2、data[0]结构
经常遇到的结构形状如下：
struct buffer{ int data_len; //长度 char data[0]; //起始地址}; 在这个结构中，data是一个数组名；但该数组没有元素；该数组的真实地址紧随结构体buffer之后，而这个地址就是结构体后面数据的地址（如果给这个结构体分配的内容大于这个结构体实际大小，后面多余的部分就是这个data的内容）；这种声明方法可以巧妙的实现C语言里的数组扩展。
写个程序对比char data[0]，char *data, char data[]，如下所示：
1 #include2 #include 3 #include 4 #include 5 6 typedef struct 7 { 8 int data_len; 9 char data[0];10 }buff_st_1;11 12 typedef struct13 {14 int data_len;15 char *data;16 }buff_st_2;17 18 typedef struct 19 {20 int data_len;21 char data[];22 }buff_st_3;23 24 int main()25 {26 printf("sizeof(buff_st_1)=%u\n", sizeof(buff_st_1));27 printf("sizeof(buff_st_2)=%u\n", sizeof(buff_st_2));28 printf("sizeof(buff_st_3)=%u\n", sizeof(buff_st_3));29 30 buff_st_1 buff1;31 buff_st_2 buff2;32 buff_st_3 buff3;33 34 printf("buff1 address:%p,buff1.data_len address:%p,buff1.data address:%p\n",35 &buff1, &(buff1.data_len), buff1.data);36 37 printf("buff2 address:%p,buff2.data_len address:%p,buff2.data address:%p\n",38 &buff2, &(buff2.data_len), buff2.data);39 40 printf("buff3 address:%p,buff3.data_len address:%p,buff3.data address:%p\n",41 &buff3, &(buff3.data_len), buff3.data);42 43 return 0;44 }
从结果可以看出data[0]和data[]不占用空间，且地址紧跟在结构后面，而char *data作为指针，占用4个字节，地址不在结构之后。
3、实际当中的用法
在实际程序中，数据的长度很多是未知的，这样通过变长的数组可以方便的节省空间。对指针操作，方便数据类型的转换。测试程序如下：
1 #include2 #include 3 #include 4 #include 5 6 typedef struct 7 { 8 int data_len; 9 char data[0];10 }buff_st_1;11 12 typedef struct13 {14 int data_len;15 char *data;16 }buff_st_2;17 18 typedef struct 19 {20 int data_len;21 char data[];22 }buff_st_3;23 24 typedef struct 25 {26 uint32_t id;27 uint32_t age;28 }student_st;29 30 31 void print_stu(const student_st *stu)32 {33 printf("id:%u,age:%u\n", stu->id, stu->age);34 }35 36 int main()37 {38 student_st *stu = (student_st *)malloc(sizeof(student_st));39 stu->id = 100;40 stu->age = 23;41 42 student_st *tmp = NULL;43 44 buff_st_1 *buff1 = (buff_st_1 *)malloc(sizeof(buff_st_1) + sizeof(student_st));45 buff1->data_len = sizeof(student_st);46 memcpy(buff1->data, stu, buff1->data_len);47 printf("buff1 address:%p,buff1->data_len address:%p,buff1->data address:%p\n",48 buff1, &(buff1->data_len), buff1->data);49 50 tmp = (student_st*)buff1->data;51 print_stu(tmp);52 53 buff_st_2 *buff2 = (buff_st_2 *)malloc(sizeof(buff_st_2));54 buff2->data_len = sizeof(student_st);55 buff2->data = (char *)malloc(buff2->data_len);56 memcpy(buff2->data, stu, buff2->data_len);57 printf("buff2 address:%p,buff2->data_len address:%p,buff2->data address:%p\n",58 buff2, &(buff2->data_len), buff2->data);59 60 tmp = (student_st *)buff2->data;61 print_stu(tmp);62 63 buff_st_3 *buff3 = (buff_st_3 *)malloc(sizeof(buff_st_3) + sizeof(student_st));64 buff3->data_len = sizeof(student_st);65 memcpy(buff3->data, stu, buff3->data_len);66 printf("buff3 address:%p,buff3->data_len address:%p,buff3->data address:%p\n",67 buff3, &(buff3->data_len), buff3->data);68 69 tmp = (student_st*)buff1->data;70 print_stu(tmp);71 72 free(buff1);73 74 free(buff2->data);75 free(buff2);76 77 free(buff3);78 free(stu);79 return 0;80 }
程序执行结果如下：
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 。
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 ，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]; };