Nim 中定义柔性数组
2025-07-01 20:55:10 #Nim

在 Nim 中定义 Win32 中的 MIB_IPADDRTABLE 结构时产生的一个问题：对于包含动态数组的结构应该如何定义？

#用 array

刚开始时我参考了 winim 中的定义：

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MIB_IPADDRTABLE* {.pure.} = object
    dwNumEntries*: DWORD
    table*: array[ANY_SIZE, MIB_IPADDRROW]

看上去和原始结构定义一致，其内存布局也和 C 语言一致：

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echo sizeof(MIB_IPADDRTABLE) # 28 bytes

但是程序运行时会发生崩溃：

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Error: execution of an external program failed

因为这个类型有边界检查，它的大小在编译时确定为1了，在运行时访问第2个元素后会导致程序异常退出。
除非在编译时使用--boundChecks:off选项关闭边界检查，但这会影响整个程序。

#用 UncheckedArray

正确的方法是用 UncheckedArray 类型：

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MIB_IPADDRTABLE* = object
    dwNumEntries*: DWORD
    table*: UncheckedArray[MIB_IPADDRROW]

但与用array类型不同的时，结构体大小发生了变化：

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echo sizeof(MIB_IPADDRTABLE) # 4 bytes

显然这个4字节是dwNumEntries的长度，数组的长度是零。看看生成的 C 代码：

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struct tyObject_MIB_IPADDRTABLE__9cIn6VOf2jyMBmImLIY4BwA {
    NU32 dwNumEntries;
    tyObject_MIB_IPADDRROW_XP__BbHJV3EYHQQqztZYwxSaUg table[SEQ_DECL_SIZE];
};

查看源码得知 SEQ_DECL_SIZE 根据条件验证后被定义为不同的值：

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/* declared size of a sequence/variable length array: */
#if defined(__cplusplus) && defined(__clang__)
#  define SEQ_DECL_SIZE 1
#elif defined(__GNUC__) || defined(_MSC_VER) || defined(__TINYC__) || \
        (defined(__STDC_VERSION__) && (__STDC_VERSION__ >= 199901)) // C99
#  define SEQ_DECL_SIZE /* empty is correct! */
#else
#  define SEQ_DECL_SIZE 1000000
#endif

我用的 VC 编译器，SEQ_DECL_SIZE被定义为空，所以不占用长度。

#array 和 UncheckedArray 的区别

  1. 大小声明：

    • array 需要在编译时知道确切的大小。例如：array[5, int]。
    • UncheckedArray 不需要指定大小。例如：UncheckedArray[int]。

  2. 边界检查：

    • array 在默认情况下会进行边界检查，除非使用 --boundChecks:off 编译选项。
    • UncheckedArray 不进行任何边界检查，允许在没有运行时检查的情况下访问任何索引。

  3. 用途：

    • array 通常用于固定大小的数组。
    • UncheckedArray 主要用于与 C 代码交互，特别是处理可变长度数组或作为结构体的最后一个成员（柔性数组成员）。

  4. 内存管理：

    • array 通常作为栈分配或结构体的一部分。
    • UncheckedArray 通常与动态内存分配一起使用。

#结论

  • 柔性数组成员的位置一定是处于结构体中最后一个位置。
  • 定义时的数组长度不重要，因为它只有在运行时才能知道确切的大小。
  • UncheckedArray基本用在与 C 交互的地方。

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