可变长度数组的风险与解决方式

[chen3feng]

可变长度数组的风险与解决方式

什么是 VLA

可变长度数组（Variable Length Array，简称 VLA）是 C99 开始支持的一种语法：

void f(int size) {
  char tmp[size];
  ...
}

和普通数组最大的区别是，数组的大小是由一个运行期间才知道值的变量决定的。

Gcc很早就以非标准扩展方式支持 VLA（包括在C++中），ANSI C90 及标准 C++ 都不支持可变长度数组。

VLA 的问题

VLA 看上去很方便，也很符合直觉，所以不少对 C/C++ 不够熟悉的程序员在代码中不知不觉就用上了。但是其实 VLA 带来的问题更多：

• VLA 是分配到栈上的，编译器无法预知长度，如果长度太大，会导致对栈溢出而崩溃
• VLA 性能低于正常数组
• 在 C++ 中使用 VLA 是不符合语言标准的，带来代码的可移植性问题。

因此，C++代码规范禁用了 VLA，Linux内核也禁用了VLA。

和 VLA 类似的是 alloca 函数，也在禁用之列。

VLA 的替代方案

如果已知数组长度不会超过某个不太大的值，可以用固定长度的数组代替：

void f(int size) {
  if (size > MAX_SIZE) return;
  char tmp[MAX_SIZE];
  ...
}

否则可以用动态分配代替（C++中则应该用 string, vector 等封装好的容器避免内存泄漏）。 如果这段代码的性能非常重要，这两种方式还可以结合起来使用：

void f(int size) {
  if (size <= MAX_SIZE) {
    char tmp[MAX_SIZE];
    ...
  } else {
    std::vector<char> tmp(MAX_SIZE);
    ...
  }
}

编译时禁用 VLA

GCC 默认是允许 VLA 的，通过设置 -Werror=Vla 参数，可以在编译时禁用 VLA。 对于一些不想改代码的第三方库，如果 VLA 出现在头文件中，可以通过GCC 的 pragma diagnostic局部允许。