变长数组 VLA

变长数组（Variable Length Array，VLA）是 C99 引入的特性，允许数组的大小在运行时确定。VLA 分配在栈上，函数返回时自动释放。它让数组操作更灵活，但栈空间有限，过大的 VLA 可能导致栈溢出。C11 将 VLA 改为可选特性，某些编译器可能不支持。

基本用法

void process(int n)
{
    int arr[n];             /* VLA：大小由参数 n 决定 */
    
    for (int i = 0; i < n; i++)
        arr[i] = i * i;
    
    for (int i = 0; i < n; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    printf("\n");
}

int main(void)
{
    process(5);             /* 创建大小为 5 的数组 */
    process(10);            /* 创建大小为 10 的数组 */
    return 0;
}

多维 VLA

VLA 支持多维，每个维度都可以是变量：

void print_matrix(int rows, int cols, int mat[rows][cols])
{
    for (int i = 0; i < rows; i++) {
        for (int j = 0; j < cols; j++)
            printf("%d ", mat[i][j]);
        printf("\n");
    }
}

int main(void)
{
    int rows = 3, cols = 4;
    int mat[rows][cols];        /* 二维 VLA */
    
    for (int i = 0; i < rows; i++)
        for (int j = 0; j < cols; j++)
            mat[i][j] = i * cols + j;
    
    print_matrix(rows, cols, mat);
    return 0;
}

注意：VLA 参数中，维度参数必须出现在数组参数之前。

VLA 的限制

不能有初始化器：

int n = 5;
int arr[n] = {1, 2, 3};     /* 错误：VLA 不能有初始化器 */

/* 正确 */
int arr[n];
for (int i = 0; i < n; i++)
    arr[i] = i;

不能在文件作用域：

int n = 10;
int arr[n];                 /* 错误：VLA 只能在块作用域 */

sizeof 在运行时计算：

int n = 5;
int arr[n];
size_t sz = sizeof(arr);    /* 运行时计算：n * sizeof(int) */

普通数组的 sizeof 在编译时计算，VLA 的 sizeof 在运行时计算。

VLA 与动态分配的选择

特性	VLA	malloc
分配位置	栈	堆
自动释放	是（函数返回）	否（需 free）
大小限制	栈空间（通常几 MB）	可用内存（通常更大）
初始化器	不支持	支持（memset）
文件作用域	不支持	支持
可移植性	C11 可选	所有 C 版本

/* VLA：小数组，自动管理 */
void process_small(int n)
{
    if (n > 10000) return;      /* 防止栈溢出 */
    int arr[n];
    /* ... */
}

/* malloc：大数组，手动管理 */
void process_large(int n)
{
    int *arr = malloc(n * sizeof(int));
    if (arr == NULL) return;
    /* ... */
    free(arr);
}

常见错误

栈溢出：

void func(void)
{
    int n = 1000000;
    int arr[n];                 /* 4 MB，可能超出栈空间 */
}

VLA 参数维度顺序错误：

/* 错误 */
void func(int mat[rows][cols], int rows, int cols);

/* 正确 */
void func(int rows, int cols, int mat[rows][cols]);

在结构体中使用 VLA：

struct Data {
    int n;
    int arr[n];                 /* 错误：结构体成员不能用 VLA */
};

最佳实践

VLA 适合小数组（< 1 MB）
大数组用 malloc 分配在堆上
使用 VLA 前检查大小，防止栈溢出
需要初始化器时用 malloc + 循环/memset
追求可移植性时避免 VLA（C11 可选）
多维 VLA 参数中，维度参数在数组参数之前