Struct Hack

最近在搞Compiler的CodeGenerator实验，有一部分需要把Java程序翻译成C程序，比如:

 int [] array;
 array = new int[10];
 System.out.println(array.length); //10

这段代码翻译成C很自然的想法是：

 int * array; // int array[] not support in C
 array = (int*)malloc(sizof(int)*10);
 printf("%d\n",sizof(array)/sizeof(int)); // 1

但很可惜这样是错误的，因为malloc操作在堆上分配空间，不一定是连续的，sizof(array)得到的是指针本身所占的单元，和sizeof(int)相等，无法通过sizof求得数组长度。它和下面还不一样：

 int array[10];
 printf("%d\n",sizof(array)/sizeof(int)); // 10

这里array是数组，是指向整个连续存储空间的常量，所以sizeof对其操作求得的是整个区域的长度。但是当数组名作为函数的参数传递时，数组就退化为指针，又回到了刚才问题。

我们应该怎么做？

在 StackOverflow 搜了一下，发现ANSI C根本没有直接办法通过指向内存的指针求得分配长度。但Windows下提供了计算指针指向的内存大小的方法[malloc.h]：

msize: returns the size (in bytes) as an unsigned integer.

 size_t _msize(
 void *memblock
 );

但由于操作系统策略的原因，实际分配到的大小可能会比指定的大一些here。

在Linux下，指针往前偏移一个整形大小的单元也会记录实际分配的大小，我们来窥探一下那个单元的内容：

//test.c
int main(){
 int * p;
 int i;
 int size;
 for (i=1;i<11;i++)
 printf("%d ",i);
 printf("\n");
 for (i=0;i<10;i++){
 p = (int*)malloc(sizeof(int)*i);
 size = *(int*)((char*)p-sizeof(int));
 printf("size:%d ",size);
 free(p);
 }
 printf("\n");
}

$gcc test.c
$./a.out
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10
17 17 17 17 25 25 33 33 41 41

看来Linux的分配策略不能使得内存大小和元素个数一一对应，此法不可用。
后来发现在Linux下原来也有类似_msize的函数[malloc.h]：

int * array;
int size;
array = (int*)malloc(sizof(50);
size = malloc_usable_size(array);
printf("%d\n",size);//50

但是malloc.h不属于标准C，我们还要继续寻找通用之法。经过大量查阅，终于发现了一种code trick,称作struct-hack. 前面提到过，在C语言中，int a[]是违法的，但是把它作为struct的最后一个成员却是可以的：

typedef struct array{
 int size;
 int free;
 int buf[];
 }array,*Tiger_array;

这是在C语言的后期加入的特性，目的就是为了实现flexible array， 这样每次给数组分配空间时，需要同步记录size大小。而求size的时候，直接取出来即可：

Tiger_array ta;
ta = (int*)malloc(sizeof(array)+100);
ta->size = 100;
ta->free = 0;

需要注意一点，这时分配的大小应该是sizeof(struct)加上需求的数组大小。

这个问题就说到这里。