C99 可变长度数组最大大小和 sizeof 函数

Question

我正在尝试在我的 C 代码中使用可变长度数组 (VLA)，并试图澄清我对它们应该做什么和不应该做什么的理解。

我的函数中有以下 sn-p：

void get_pdw_frame_usb(pdws_t *pdw_frame, pdw_io_t *pdw_io)
{
...
unsigned char buf[pdw_io->packet_size];
unsigned char *pdw_buf;
memset(buf, '\0', sizeof(buf));

pdw_io 是一个数据结构，其中包含packet_size，其类型为size_t

char数组buf用于存储usb批量传输包的内容

我正在尝试使用 C99 VLA 方法在此处将其实例化为自动变量。然后我试图确保它的内容都是零。

我遇到了一些问题。

首先，如果pdw_io->packet_size 设置为 8（非常小），那么 buf 设置为一个合理的值，即使用 gdb 进行调试，我可以如下检查：

(gdb) p buf
$27 = 0xbffe5be8 "\270", <incomplete sequence \370\267>

如果 pdw_io->packet_size 设置为 12008（稍微大一点），那么我会得到以下看起来不太好的结果：

(gdb) p buf
$29 = 0xbffe2d08 ""

对于 VLA，12008 个字符是否太大？或者也许 gdb 输出并不值得担心，它只是看起来有点像它没有分配任何东西给我？

此外，在检查 buf 的大小时，我在两种情况下都得到以下信息：

(gdb) p sizeof(buf)
$30 = 0

我预计第一次是 8，第二次是 12008

我认为应该可以通过 VLA 以这种方式使用 sizeof 函数是不是错了？

我的问题是随后的 USB 批量传输失败，我想尝试排除它可能与我使用 VLA 有关的事实，这对我来说是一个新领域..

更新

编写了以下最小、完整且希望可验证的程序来尝试确认我的观察结果：

#include <stdio.h>

void test_vla(size_t n)
{
    unsigned char buf[n];
    printf("sizeof buf = %zu\n", sizeof buf);    
}

int main()
{
    test_vla(12008);
    return 0;
}

现在，如果我使用 gdb 中断 printf 语句并运行 p sizeof buf 我得到 0 但 printf 输出 12008。

gdb 版本是：

(gdb) show version
GNU gdb (Ubuntu 7.7.1-0ubuntu5~14.04.2) 7.7.1

Answer 1

您遇到的问题是gdb 中的一个错误（或者更准确地说是缺少的功能）。 gdb 无法正确处理应用于 VLA（可变长度数组）的 sizeof 运算符。

来自 gdb 邮件列表的This message 表明对 VLA 上的sizeof 的支持已在gdb 中实现，但只是最近才实现的。显然它不在您和我都使用的版本（gdb 7.7.1）中。如果没有该修复，它会错误地将 VLA 的大小打印为 0。您的代码本身应该正确运行；只是 gdb 处理不当。

您的代码没有什么特别的问题，只要 (a) 它是使用支持 VLA 的编译器编译的，并且 (b) 数组的大小是正数且不太大。 （C90 不支持 VLA，除了可能作为扩展，在 C99 中作为标准功能引入，在 C11 中成为可选功能。）

一种可能的解决方法是修改您的程序，将sizeof vla 的值保存到一个变量，然后您可以从gdb 打印该变量。

gdb 的另一个问题是打印 VLA 对象本身与打印固定大小的数组对象的行为不同。它显然将 VLA 视为指向其第一个元素的指针，而不是数组对象。

这是一个说明问题的gdb 成绩单：

GNU gdb (Ubuntu 7.7.1-0ubuntu5~14.04.2) 7.7.1
[SNIP]
(gdb) list
1       #include <stdio.h>
2       #include <string.h>
3       int main(void) {
4           int len = 6;
5           char vla[len];
6           const size_t vla_size = sizeof vla;
7           char arr[6];
8           strcpy(vla, "hello");
9           strcpy(arr, "world");
10      }
(gdb) break 10
Breakpoint 1 at 0x400600: file c.c, line 10.
(gdb) run
Starting program: /home/kst/c 

Breakpoint 1, main () at c.c:10
10      }
(gdb) print sizeof vla
$1 = 0
(gdb) print vla_size
$2 = 6
(gdb) print sizeof arr
$3 = 6
(gdb) print vla
$4 = 0x7fffffffdc10 "hello"
(gdb) print arr
$5 = "world"
(gdb) print arr+0
$6 = 0x7fffffffdc40 "world"
(gdb) continue
Continuing.
[Inferior 1 (process 28430) exited normally]
(gdb) quit

对于 VLA 来说 12008 个字符是否太大？

可能不会。对于大多数实现，VLA 可以和固定大小的数组一样大。两者之间没有真正的区别（就内存分配而言）：

{
    int size = 12008;
    char buf[size];
}

和

{
    int buf[12008];
}

许多系统限制了您可以在堆栈上分配的内存量，但 12008 字节的数组不太可能突破这些限制。

不过，如果您要分配大型数组，最好通过malloc() 进行分配（这意味着您需要为每个分配的对象显式调用free()）。