C语言项目中，结构体中只有一个数组是什么意思？不是多此一举吗？

在C语言程序开发中，有经验的程序员有时会定义只有一个数组成员的结构体，虽然语法简单，但是却常常让初学者感到迷惑：这么做有什么好处吗？

struct ABC {
    unsigned long array[MAX];
} abc;

答案是肯定的，这样做主要有两个好处：一是便于值传递，二是便于后期扩展。

方便的数组值传递

看过我之前文章的读者应该明白，调用C语言函数时，如果将数组作为参数传递给函数，那么在被调用函数内部，数组常常会退化成指针。下面是一段C语言代码示例：

#include <stdio.h>
void fun(char arr[16])
{
    printf("sizeof arr is %d\n", (int)sizeof(arr));
}
int main()
{
    char a[16] = {0};
    fun(a);
    return 0;
}

编译并执行上述C语言代码，得到如下输出：

# gcc t.c
# ./a.out 
sizeof arr is 8

可见，在函数 fun() 内部，sizeof(arr) 并不等于数组长度 16，而是等于 8（指针长度，我的机器是 64 位的，指针占用内存空间为 8 个字节），这说明即使函数 fun() 的参数C语言代码明确指定为 fun(char arr[16])，在函数内部，arr 还是退化成指针了。

而如果将数组封装在结构体内部，将结构体作为参数，那么在函数内部，我们依然可以获得完整的数组，请看下面的C语言代码示例：

#include <stdio.h>

typedef struct{
    char arr[16];
}String;

void fun(String *str)
{
    printf("sizeof arr is %d\n", (int)sizeof(str->arr));
}

int main()
{
    String s;
    fun(&s);
    return 0;
}

编译并执行上述C语言代码，得到如下输出：

# gcc t.c
# ./a.out 
sizeof arr is 16

一切与预期一致。上面的C语言代码有意将结构体 typedef 为 String，因为它的行为很像用于描述字符串的“新类型”。读者应该明白，C语言中的数组是不支持直接赋值的：

char a[16], b[16];
...
a = b;  // 非法

但是借助于C语言的结构体语法，String 类型是可以直接赋值的，这使得编写代码方便不少：

String a, b = {1,2,3,4,5};
a = b;  // 合法
printf("%d %d %d %d %d\n", a.arr[0], a.arr[1], a.arr[2],
                a.arr[3], a.arr[4]);
// 输出 1 2 3 4 5

方便后续扩展

C语言中的结构体可用于将一些基本类型的数据封装成一个具有内在联系的数据结构，而且结构体并不限制自身成员的数目和占用内存空间的大小，这样的特性使得在C语言项目后续开发中添加数据方便不少。

例如，可能刚开始 fun() 方法需要完成的需求比较简单，可能它只需要接收一个数组就可以：

void fun(char arr[]);
char a[16];
...
fun(a);

随着项目的继续推进，我们发现 fun() 函数不仅需要数组 arr 的地址，还需要知道 arr 中究竟有多少有用的数据，因此需要对 fun() 函数做如下修改：

void fun(char arr[], int size);
char a[16];
...
fun(a, size);

显然，如果一开始 fun() 函数接收到的参数是裸数组，那么在后续开发中，要扩展参数就必须修改 fun() 函数原型，相应的调用处也需要修改，如果 fun() 函数的调用处特别多，那么扩展工作将会无比痛苦，并且很容易出错。

另外一个问题是，void fun(char arr[], int size); 中的 arr 和 size 是对应关系，但是却没有语法规则约束这种对应关系，因此在复杂的项目开发中，将数组 b 的 size 误认为是数组 a 的 size 使用的情况是极有可能存在的，这样的错误发现和排查都相当困难。

如果，我们一开始就将数组封装在结构体里，在创建 fun() 函数时，其实并未增加多少工作量：

typedef struct{
    char arr[16];
}String;
void fun(String *a);
String a;
...
fun(&a);

现在需要对 fun() 方法扩展，增加 size 参数：

typedef struct{
    char arr[16];
    int size;
}String;
void fun(String *a);
String a;
...
fun(&a);

显然，唯一要做的就是为结构体 String 新增了一个 size 成员以及相应的方法实现，fun() 函数原型不动，因此所有调用 fun() 函数的代码也就不需要修改了，这样的扩展无疑是方便的。另外，size 和 arr 的对应关系由C语言结构体语法约束，这也在最大程度上避免了程序员错用 size。