c - 在结构中嵌入数组

Question

考虑两种定义结构的方法

typedef struct foo1 {
    int type;
    unsigned char* data;
}

...

struct *foo1 bla = malloc(sizeof(struct foo1));
bla->data = malloc(100);

和

typedef struct foo2 {
    int type;
    unsigned char data[]; //note: last element, so we can malloc dynamically
}

...

struct *foo2 bla = malloc(sizeof(struct foo2) + 100);

我猜foo2方法的优点是

• 我们节省了 sizeof(void*) 字节的内存和
• 我们在访问 bla->data 时保存内存查找。

foo1的优点是

• 我们可以在我们的结构中拥有任意数量的动态分配指针，而对于 foo2 我们仅限于一个(因为它必须是最后一个元素)
• 用另一个指针覆盖bla->data更容易/更快

我的理解是，如果您计划构建数千个 fooN 并且您确定只需要一个动态分配的元素，那么您应该选择foo2 方法，否则可读性和可扩展性的损失似乎不值得。这基本上是正确的吗？

编辑:我认为评论中的 C++ 旁注非常有趣，并且不介意在这一点上进行详细说明 - 如果使用 foo2 意味着将存在不接受您的代码的 C++ 编译器，那么这肯定是您在做出决定时要考虑的因素，对吧？

Answer 1

I guess the advantages of the foo2 method is

• we save sizeof(void*) bytes of memory and
• we save a memory lookup when accessing bla->data.

是的，它们是一些优势。您也只有 一个 分配，这很好，因为人们往往会忘记释放 第二个。更不用说，第二次分配在幕后的存储开销可能超过 sizeof (void *) 字节。

The advantages of foo1 is

• We can have any amount of dynamically allocated pointers in our struct, while with foo2 we are limited to one (since it has to be the last element)
• Overwriting bla->data with another pointer is easier/faster

注意我是如何划掉第二点的吗？想一想......你用另一个指针覆盖 bla->data 的唯一原因是调整它的大小，在这种情况下你写了类似 void *temp = realloc( bla->data, new_size);.

foo2 的替代方案是什么？ void *temp = realloc(bla, sizeof *bla + new_size);，是吗？这是一个更小的内存占用和一个稍微简单的表达式......我建议这可能只是更快一点，因为它对我来说似乎对缓存更友好，但是仅您正在使用这些分配中的一个。

这个答案很复杂。如果您确实计划分配数千个元素，您应该考虑数据结构的规范化形式(即，就像您设计商业数据库一样)。当您需要调整单个 bla[n]->data 的大小时，这需要很简单，但是当您需要调整整个 bla 数组的大小时，这也需要成为一项简单的任务。这意味着 data 成员应该是 单独分配 到 bla 分配。将您的分配保持在最低限度；在这种情况下，您只需要其中两个，并在必要时继续使用 realloc 来调整它们的大小。

当今最常见的家用台式机/笔记本电脑处理数千个此类项目几乎没有问题，即使每个项目的大小高达数百 KB。

永远记住，编写代码是为了便于维护。启动您的探查器并确定稍后要优化的位置(以及您是否正确优化)非常简单，这样您就可以减少代码中不可读的代码污染，并且不太可能错过目标。

---

EDIT: I thought the C++ sidenote in the comments was very interesting and would not mind elaboration on this point - if using foo2 means that there will exist C++ compilers that will not accept your code, then that is certainly something to take into account when making your decision, right?

无论如何，你的代码不会在 C++ 中编译，因为 C++ 没有你使用 malloc 的示例所需的隐式 void 指针转换......而且你真的不应该编写 C 风格的 C++。作为一个社区，我们已经向死亡解释了为什么不这样做。我会将这些信息作为练习留给您自己查找。

附言记住 free 第二个分配 ;)