跟我学C++中级篇——零长度数组

一、零长度数组

最初使用零长度数组是在串口通信和网络通信中使用的，它类似于下面的代码：

struct Data
{
  int a;
  char c;
  char buf[0];
};

零长度数组又叫柔性数组，这个非常贴切。它早期是GNU的一个扩展，后来在C99中也进行了支持（-pedantic 禁用扩展），不过在C99中使用时，就不用写那个0了。如果在早期的VC或者其它平台上不支持这种零长度数组的，可以考虑使用一些变通的方式。

二、应用场景

零长度数组主要用来对一些不确定长度的通信负载的内容进行接收。在C/C++的编码过程中，有一个小的技巧，即可以把char*指针强转到结构体的指针，这样就可以直接操作结构体。这对于网络或者串口等通信中有着很强的优势（需要处理一下字节对齐）。

那么有人会问为什么不使用指针呢？或者给一个很长的固定数组。首先，给定一个很长的数组，到底多长是很长？如果能确定最多不过一百个，那么用一百个长度来取代零长度数组可能会更好，但可能跨度很大呢，从几个字节长度到几兆字节长度呢？有人可能说，谁会设计这种协议呢？可有的时候儿协议不是自己设计的，用别人的怎么办？那么这时候儿用零长度指针就非常好用。
那为什么不用指针呢？学习过编译相关知识的都知道，指针指向的地址空间，一般情况下是不会和指针当前的地址连续的，以上面的Data结构体为例，如果创建一个对象，使用零长度数组，所有的字节其实是从变量a依次按顺序向下排列的，是线性的。但如果把buf定义成一个指针，那么buf本身这个地址是排在最后的，但对应的指针指向的空间，则指向了另外一个空间地址。表面上创建了一个Data对象，但其是有两块地址空间被分配，这两块地址空间并不连续。不连续意味着什么？意味着上面提到的将char*强转成指定的结构体指针成为了不可能。因为buf得到的地址空间，未必是原来定义的空间，这个在硬件通信中非常明显。
最好的方法就是，直接传输一大段数据，这些数据是连续的存储在一起的，那么通过强转就可直接进行数据操作，可数据长度又是未知的，而普通的数组长度必须是提前指定的，这就是一个矛盾，所以零长度数组的优势就体现出来了。它其实相当于一个占位符，告诉空间分配者，这后面还有一大堆的数据，至于多长，根据实际情况来定。零长度数组等于是取了个巧，既符合了标准中的数组长度必须提前固定，又实现了指针的变长分配。

三、例程

下面看一个模拟的例程：

struct DataWater {
  int count;
  float size;
  char buf[0];
};
char dbuf[1024] = {0};
void testZeroArray(char *data) {
  DataWater *dw;
  dw = (DataWater *)data;
  std::cout << dw->count << std::endl;
}
int main() {
  testZeroArray(dbuf);
  return 0;
}

假如testZeroArray函数是一个接收串口通信或者网络通信的协议结构体，而data就是通过接收得来的一个字节流，那么这个函数的代码就可以直接解析出来协议的内容并为程序所用。

四、总结

其实零长度数组是一个技巧，这样的小技巧在C/C++中有很多。它们在一些特定的场景下有着非常好的应用，不过前面的定语一定要记清楚，特定的场景。这也是C/C++让初学者感到难缠的一个重要原因。到处都有一些特殊情况，而特殊情况里可能又套着特殊情况。
这种小技巧的东西，不用刻意学习，用到了，想起来有，查查资料用就可以了。