如果我在 C/C++ 中定义一个 0 大小的数组会发生什么？

Question

只是好奇，如果我在代码中定义一个零长度数组int array[0];，实际上会发生什么？ GCC 完全没有抱怨。

示例程序

#include <stdio.h>

int main() {
    int arr[0];
    return 0;
}

澄清

我实际上是想弄清楚零长度数组是否以这种方式初始化，而不是像 Darhazer 的 cmets 中的可变长度那样被指向，是否被优化了。

这是因为我必须将一些代码发布到野外，所以我试图弄清楚我是否必须处理 SIZE 被定义为 0 的情况，这发生在一些代码中静态定义int array[SIZE];

我真的很惊讶 GCC 没有抱怨，这导致了我的问题。从我收到的答案来看，我认为没有警告主要是由于支持尚未使用新 [] 语法更新的旧代码。

因为我主要想知道这个错误，所以我将 Lundin 的答案标记为正确（Nawaz 的答案是第一个，但它并不完整）——其他人指出它对尾部填充结构的实际用途，虽然相关，并不是我想要的。

Answer 1

在标准 C 和 C++ 中，不允许零大小数组..

如果您使用的是 GCC，请使用 -pedantic 选项对其进行编译。它会给出警告，说：

zero.c:3:6: warning: ISO C forbids zero-size array 'a' [-pedantic]

如果是 C++，它会给出类似的警告。

Answer 2

我要补充一点，gcc 的在线文档中有一个whole page 关于这个论点。

一些引用：

GNU C 允许使用零长度数组。

在 ISO C90 中，您必须将内容的长度设为 1

和

3.0 之前的 GCC 版本允许静态初始化零长度数组，就好像它们是灵活数组一样。除了那些有用的情况外，它还允许在会损坏以后数据的情况下进行初始化

所以你可以

int arr[0] = { 1 };

然后繁荣 :-)

Answer 3

按照标准，是不允许的。

然而，C 编译器的当前做法是将这些声明视为灵活数组成员 (FAM) 声明：

C99 6.7.2.1, §16：作为一种特殊情况，具有多个命名成员的结构的最后一个元素可能具有不完整的数组类型；这称为灵活数组成员。

FAM 的标准语法是：

struct Array {
  size_t size;
  int content[];
};

这个想法是你可以这样分配它：

void foo(size_t x) {
  Array* array = malloc(sizeof(size_t) + x * sizeof(int));

  array->size = x;
  for (size_t i = 0; i != x; ++i) {
    array->content[i] = 0;
  }
}

您也可以静态使用它（gcc 扩展）：

Array a = { 3, { 1, 2, 3 } };

这也称为 tail-padded 结构（该术语早于 C99 标准的发布）或 struct hack（感谢 Joe Wreschnig 指出） .

然而，这种语法直到最近在 C99 中才被标准化（并且保证了效果）。在需要恒定大小之前。

• 1 是一种便携的方式，虽然它很奇怪。
• 0 更擅长表明意图，但就标准而言并不合法，并被一些编译器（包括 gcc）作为扩展支持。

然而，尾部填充实践依赖于存储可用这一事实（小心 malloc），因此通常不适合堆栈使用。

Answer 4

这是完全非法的，而且一直都是，但是很多编译器 忽略发出错误信号。我不确定你为什么要这样做。 我知道的一种用途是从布尔值触发编译时错误：

char someCondition[ condition ];

如果condition 为假，那么我会收到编译时错误。因为 编译器确实允许这样做，但是，我已经开始使用：

char someCondition[ 2 * condition - 1 ];

这给出了 1 或 -1 的大小，我从未找到编译器 这将接受 -1 的大小。

Answer 5

数组的大小不能为零。

ISO 9899:2011 6.7.6.2：

如果表达式是常量表达式，它的值应大于零。

上述文本对于纯数组（第 1 段）都是正确的。对于 VLA（可变长度数组），如果表达式的值小于或等于零，则行为未定义（第 5 段）。这是 C 标准中的规范性文本。不允许编译器以不同的方式实现它。

gcc -std=c99 -pedantic 对非 VLA 情况发出警告。

Answer 6

如果允许，结构中的零大小数组声明将很有用，并且如果语义是这样的（1）它们将强制对齐但不分配任何空间，并且（2）索引数组将被视为已定义在结果指针与结构位于同一内存块内的情况下的行为。任何 C 标准都不允许这种行为，但一些较旧的编译器在它成为标准之前允许它允许使用空括号进行不完整数组声明。

通常使用大小为 1 的数组实现的 struct hack 是不可靠的，我认为编译器没有任何要求避免破坏它。例如，我希望如果编译器看到int a[1]，它有权将a[i] 视为a[0]。如果有人试图通过类似的方式解决 struct hack 的对齐问题

类型定义结构{ uint32_t 大小； uint8_t 数据[4]； // 使用四个，以避免填充影响结构的大小 }

编译器可能会变得聪明并假设数组大小确实是四：

;如所写 foo = myStruct->data[i]; ;按照解释（假设 little-endian 硬件） foo = ((*(uint32_t*)myStruct->data) >> (i

这样的优化可能是合理的，特别是如果myStruct->data 可以在与myStruct->size 相同的操作中加载到寄存器中。我不知道标准中会禁止这种优化，尽管它当然会破坏任何可能会访问超出第四个元素的内容的代码。

Answer 7

零长度数组的另一个用途是制作可变长度对象（C99 之前）。 零长度数组 不同于 灵活数组，后者有 [] 而没有 0。

引用自gcc doc：

在 GNU C 中允许使用零长度数组。它们作为结构的最后一个元素非常有用，它实际上是可变长度对象的标头：

 struct line {
   int length;
   char contents[0];
 };
 
 struct line *thisline = (struct line *)
   malloc (sizeof (struct line) + this_length);
 thisline->length = this_length;

在 ISO C99 中，您将使用灵活的数组成员，它在语法和语义上略有不同：

• 灵活的数组成员被写为没有 0 的内容[]。
• 灵活数组成员的类型不完整，因此可能无法应用 sizeof 运算符。

一个真实的例子是struct kdbus_item 在kdbus.h（Linux 内核模块）中的零长度数组。

Answer 8

按照标准，你当然不能有零大小的数组，但实际上每个最流行的编译器都会让你做到这一点。所以我会试着解释为什么它会很糟糕

#include <cstdio>

int main() {
    struct A {
        A() {
            printf("A()\n");
        }
        ~A() {
            printf("~A()\n");
        }
        int empty[0];
    };
    A vals[3];
}

我就像一个人类会期望这样的输出：

A()
A()
A()
~A()
~A()
~A()

Clang 打印：

A()
~A()

GCC 打印这个：

A()
A()
A()

这很奇怪，所以如果可以的话，最好不要在 C++ 中使用空数组。

GNU C 中还有一个扩展，它可以让你在 C 中创建零长度数组 ，但据我所知，结构中应该至少有一个成员，或者你如果你使用 C++，会得到非常奇怪的例子。