C99可變長陣列VLA詳解
C90及C++的陣列物件定義是靜態聯編的，在編譯期就必須給定物件的完整資訊。但在程式設計過程中，我們常常遇到需要根據上下文環境來定義陣列的情況，在執行期才能確知陣列的長度。對於這種情況，C90及C++沒有什麼很好的辦法去解決（STL的方法除外），只能在堆中建立一個記憶體映像與需求陣列一樣的替代品，這種替代品不具有陣列型別，這是一個遺憾。C99的可變長陣列為這個問題提供了一個部分解決方案。
可變長陣列（variable length array，簡稱VLA）中的可變長指的是編譯期可變，陣列定義時其長度可為整數型別的表示式，不再象C90/C++那樣必須是整數常量表達式。在C99中可如下定義陣列：
int n = 10, m = 20;
char a[n];
int b[m][n];
a的型別為char[n]，等效指標型別是char*，b的型別為int[m][n]，等效指標型別是int(*)[n]。int(*)[n]是一個指向VLA的指標，是由int[n]派生而來的指標型別。
由此，C99引入了一個新概念：可變改型別（variably modified type，簡稱VM）。一個含有源自VLA派生的完整宣告器被稱為可變改的。VM包含了VLA和指向VLA的指標，注意VM型別並沒有建立新的型別種類，VLA和指向VLA的指標仍然屬於陣列型別和指標型別，是陣列型別和指標型別的擴充套件。
一個VM實體的宣告或定義，必須符合如下三個條件：
1。代表該物件的識別符號屬於普通識別符號（ordinary identifier）；
2。具有程式碼塊作用域或函式原型作用域；
3。無連結性。
Ordinary identifier指的是除下列三種情況之外的識別符號：
1。標籤（label）；
2。結構、聯合和列舉標記（struct tag、uion tag、enum tag）；
3。結構、聯合成員識別符號。
這意味著VM型別的實體不能作為結構、聯合的成員。第二個條件限制了VM不能具有檔案作用域，儲存連續性只能為auto，這是因為編譯器通常把全域性物件存放於資料段，物件的完整資訊必須在編譯期內確定。
VLA不能具有靜態儲存週期，但指向VLA的指標可以。
兩個VLA陣列的相容性，除了滿足要具有相容的元素型別外，決定兩個陣列大小的表示式的值也要相等，否則行為是未定義的。
下面舉些例項來對數種VM型別的合法性進行說明：
#include <stdio.h>
int n = 10;
int a[n]; /*非法，VM型別不能具有檔案作用域*/
int (*p)[n]; /*非法，VM型別不能具有檔案作用域*/
struct test
{
int k;
int a[n]; /*非法，a不是普通識別符號*/
int (*p)[n]; /*非法，p不是普通識別符號*/
};
int main( void )
{
int m = 20;
struct test1
{
int k;
int a[n]; /*非法，a不是普通識別符號*/
int (*p)[n]; /*非法，a不是普通識別符號*/
};
extern int a[n]; /*非法，VLA不能具有連結性*/
static int b[n]; /*非法，VLA不能具有靜態儲存週期*/
int c[n]; /*合法，自動VLA*/
int d[m][n]; /*合法，自動VLA*/
static int (*p1)[n] = d; /*合法，靜態VM指標*/
n = 20;
static int (*p2)[n] = d; /*未定義行為*/
return 0;
}
一個VLA物件的大小在其生存期內不可改變，即使決定其大小的表示式的值在物件定義之後發生了改變。有些人看見可變長几個字就聯想到VLA陣列在生存期內可自由改變大小，這是誤解。VLA只是編譯期可變，一旦定義就不能改變，不是執行期可變，執行期可變的陣列叫動態陣列，動態陣列在理論上是可以實現的，但付出的代價可能太大，得不償失。考慮如下程式碼：
#include <stdio.h>
int main( void )
{
int n = 10, m = 20;
char a[m][n];
char (*p)[n] = a;
printf( “%u %u”, sizeof( a ), sizeof( *p ) );
n = 20;
m = 30;
printf( “/n” );
printf( “%u %u”, sizeof( a ), sizeof( *p ) );
return 0;
}
雖然n和m的值在隨後的程式碼中被改變，但a和p所指向物件的大小不會發生變化。
上述程式碼使用了運算子sizeof，在C90/C++中，sizeof從運算元的型別去推演結果，不對運算元進行實際的計算，運算子的結果為整數常量。當sizeof的運算元是VLA時，情形就不同了。sizeof必須對VLA進行計算才能得出VLA的大小，運算結果為整數，不是整數常量。
VM除了可以作為自動物件外，還可以作為函式的形參。作為形參的VLA，與非VLA陣列一樣，會調整為與之等效的指標，例如：
void func( int a[m][n] ); 等效於void func( int (*a)[n] );
在函式原型宣告中，VLA形參可以使用*標記，*用於[]中，表示此處宣告的是一個VLA物件。如果函式原型宣告中的VLA使用的是長度表示式，該表示式會被忽略，就像使用了*標記一樣，下面幾個函式原型宣告是一樣的：
void func( int a[m][n] );
void func( int a[*][n] );
void func( int a[ ][n] );
void func( int a[*][*] );
void func( int a[ ][*] );
void func( int (*a)[*] );
*標記只能用在函式原型宣告中。再舉個例：
#include<stdio.h>
void func( int, int, int a[*][*] );
int main(void)
{
int m = 10, n = 20;
int a[m][n];
int b[m][m*n];
func( m, n, a ); /*未定義行為*/
func( m, n, b );
return 0;
}
void func( int m, int n, int a[m][m*n] )
{
printf( “%u/n”, sizeof( *a ) );
}
除了*標記外，形參中的陣列還可以使用型別限定詞const、volatile、restrict和static關鍵字。由於形參中的VLA被自動調整為等效的指標，因此這些型別限定詞實際上限定的是一個指標，例如：
void func( int, int, int a[const][*] );
等效於
void func( int, int, int ( *const a )[*] );
它指出a是一個const物件，不能在func內部直接通過a修改其代表的物件。例如：
void func( int, int, int a[const][*] );
……..
void func( int m, int n, int a[const m][n] )
{
int b[m][n];
a = b; /*錯誤，不能通過a修改其代表的物件*/
}
static表示傳入的實參的值至少要跟其所修飾的長度表示式的值一樣大。例如：
void func( int, int, int a[const static 20][*] );
……
int m = 20, n = 10;
int a[m][n];
int b[n][m];
func( m, n, a );
func( m, n, b ); /*錯誤，b的第一維長度小於static 20*/
型別限定詞和static關鍵字只能用於具有陣列型別的函式形參的第一維中。這裡的用詞是陣列型別，意味著它們不僅能用於VLA，也能用於一般陣列形參。
總的來說，VLA雖然定義時長度可變，但還不是動態陣列，在執行期內不能再改變，受制於其它因素，它只是提供了一個部分解決方案。