C 中的动态 memory 分配用于可变长度 arrays

Question

在 C 中用 calloc 与“普通”数组声明实例化可变长度数组什么时候更好？

考虑“数组声明”方法：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[])
{

    int n = atoi(argv[1]);
    int x[n];

    for(int i = 1; i < n; i++){
        x[i] = i;
        printf("%i", x[i]);
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

与 calloc 方法相比：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[])
{

    int n = atoi(argv[1]);
    int * x = (int*) calloc(n, sizeof(int));

    for(int i = 1; i < n; i++){
        x[i] = i;
        printf("%i", x[i]);
        printf("\n");
    }
    return 0;
}

你应该总是使用其中一个吗？ 一个比另一个快（例如堆栈与堆分配的 bc）？ 一个比另一个风险更大吗？

Answer 1

int x[n];

包括 VLA 在内的自动存储持续时间对象（通过大多数现代实现）分配在堆栈上。 如果将较大的对象分配在堆栈上（三个最重要的），则会出现一些问题：

1. 除非您的程序在堆栈溢出时失败，否则没有分配控制
2. 堆栈通常比堆小得多。 所以数组的大小是有限的
3. 数组的生命周期仅限于封闭块的生命周期。 您不能在 function 返回上返回对此数组的引用。

Answer 2

巨大的区别在于，在第一个示例中，该数组仅在包含 function 的生命周期内存在，但在第二个示例中，它会一直存在直到其发布。

在您的示例中，只有主要的 function 所以差异并不重要，但在实际应用中它很重要。

其次，第一个可以有多大的限制，因为它分配在堆栈上，这是一个有限的资源。 （试试看，使数组有 100 万个元素）。 第二种情况仅受堆大小的限制，通常要大得多

Answer 3

问这两个问题“我的数组大小适合堆栈吗？” 和“我需要这个阵列多长时间（程序或 function 寿命）？” .

静态分配的 arrays 在 function 的生命周期内存在。 返回时，function 堆栈（以及声明为该 function 的本地变量，包括您的数组）被破坏，并且任何访问它们的尝试都会产生未定义的行为。

但是，如果您确实需要返回指向数组的指针，以便您存储的值可以在调用 function 中使用，那么您确实需要动态分配它，当您使用 calloc 动态分配 memory 时，生命周期从memory 被分配，直到它被释放。

请记住，静态分配的 memory 比动态分配的更快、更高效，所以如果你真的不需要它，不要花哨。

Answer 4

实现有条件地支持可变长度 arrays。

如果定义了宏名称__STDC_NO_VLA__则 integer 常量 1，意在表明该实现不支持可变长度 arrays 或可变修改类型。

另一个问题是堆栈 memory 通常远小于用于动态 memory 分配的 memory。

可变长度数组的大小可以自动更改，然后控件重新到达数组的声明。

可变长度 arrays 具有自动存储持续时间和块范围。 所以它们在定义它们的块作用域中是活跃的。

可以使用 function 重新分配来调整动态分配的数组的大小，保留其元素的当前值，并且当动态分配的数组没有足够的空间时，您可以在程序中显式控制情况。

Answer 5

一般来说，只有真正安全地使用变长 arrays 是针对多维 arrays 的局部typedef 。 其他任何事情都是可疑的。 就像是：

void *buf = calloc(a*b, sizeof(int));
typedef int Int2d[a][b];
Int2D *array2d = buf;
(*array2d)[y][x] = 42;

所以使用calloc版本。 仅当您有已知的小尺寸时，才直接使用 VLA。 是的，这有点矛盾。