可変長配列

コンピュータプログラミングにおいて、可変長配列（VLA）は、可変サイズ配列または実行時サイズ配列とも呼ばれ、コンパイル時ではなく実行時に長さが決定される配列データ構造です。^[1] C言語では、VLAは値に応じて可変に変更されるデータ型を持つと言われています（依存型を参照）。

VLA の主な目的は、数値アルゴリズムのプログラミングを簡素化することです。

VLAをサポートするプログラミング言語には、Ada、ALGOL 68（非フレキシブル行用）、APL、C#（非セーフモードのスタック割り当て配列として）、COBOL、Fortran 90、J、およびObject Pascal （ DelphiおよびLazarusで使用される言語で、 FPC を使用する）などがあります。 C99 ではVLA のサポートが導入されましたが、その後C11では条件付き機能に格下げされ、実装でサポートする必要はありません。^{[2] [3]}一部のプラットフォームでは、以前は または同様の関数を使用して VLA を実装できましたalloca()。

拡張可能配列（動的配列とも呼ばれる）は、一般的にVLAよりも便利です。動的配列はVLAができることすべてを実行でき、実行時に配列を拡張することもサポートしているからです。このため、多くのプログラミング言語（JavaScript、Java、Python、Rなど）は拡張可能配列のみをサポートしています。可変長配列をサポートする言語であっても、（スタックベースの）可変長配列の使用を避け、代わりに（ヒープベースの）動的配列を使用することが推奨されることが多いです。 ^[4]

• C用のGNUコンパイラコレクション（GCC）は、スタック上の自動ストレージ期間を使用してVLAにメモリを割り当てます。^[5]これはヒープ割り当てに比べて高速で簡単なオプションであり、ほとんどのコンパイラで使用されています。
• VLA はヒープ上に割り当てられ、このブロックへのポインターを使用して内部的にアクセスすることもできます。

次のC99関数は、指定されたサイズの可変長配列を割り当て、浮動小数点値で埋め、別の関数に渡して処理します。配列は自動変数として宣言されているため、read_and_process()戻り値でその有効期間は終了します。

float read_and_process ( int n ) { float vals [ n ];  

     

    ( int i = 0 ; i < n ; ++ i )の場合、vals [ i ] = read_val ();        
          

    プロセス( n 、vals )を返します。  

C99 では、関数呼び出しにおいて長さパラメータは可変長配列パラメータの前に来なければなりません。^[1] C11 では、__STDC_NO_VLA__VLA がサポートされていない場合はマクロが定義されます。^[6] C23 標準では、VLA 型が再び必須になりました。自動ストレージ期間を持つ VLA オブジェクトの作成のみがオプションです。^[7] GCC には C99 より前に拡張機能として VLA があり、C++ 方言にも拡張されています。

Linus Torvalds は以前、事前に決められた小さなサイズの配列に VLA を使用するとアセンブリ コードの品質が低下するため、不満を表明していました。^[8] Linux 4.20 カーネルでは、Linux カーネルは事実上 VLA フリーです。^[9]

C11ではVLAのサイズ制限を明示的に指定していませんが、他のすべてのオブジェクトと同じ最大サイズ、つまりSIZE_MAXバイトを持つべきだと考える人もいます。^[10]ただし、これは、環境とプラットフォームの制限のより広い文脈で理解する必要があります。たとえば、一般的なスタックガードページサイズは4KiBで、これはSIZE_MAXよりも桁違いに小さいです。

配列へのポインターを使用することで、動的ストレージを備えた VLA オブジェクトを作成できます。

float read_and_process ( int n ) { float ( * vals )[ n ] = malloc ( sizeof ( float [ n ] ));  

       

    ( int i = 0 ; i < n ; ++ i ) ( * vals ) [ i ] = read_val ();        
          

    float ret = process ( n , * vals ); free ( vals ); return ret ; }    
    
    
    
     

以下はAdaでの同じ例です。Ada 配列には境界が保持されるため、 Process 関数に長さを渡す必要はありません。

型 Vals_Typeは Floatの配列(正の範囲<>)です 。     

function  Read_And_Process  ( N  : Integer )  return  Float  is 
   Vals  :  Vals_Type  ( 1..N  ) ; begin for I in 1..N loop Vals ( I ) : = Read_Val ; end loop ;  return Process ( Vals ) ; end Read_And_Process ;​

         
         
    
     
 

同等のFortran 90関数は

関数read_and_process ( n )結果( o )整数、意図( in ) :: n実数:: o 
    
    

    実数、次元( n ) ::値
整数:: i    

    i = 1 , n vals ( i ) = read_val ()を実行します。o = process ( vals )を実行します。read_and_processを実行します。  
         
    
      

コンパイル時にプロシージャ インターフェイスをチェックする Fortran 90 機能を使用する場合。一方、関数が Fortran 90 以前の呼び出しインターフェイスを使用する場合は、(外部) 関数を最初に宣言し、配列の長さを引数として明示的に渡す必要があります (C の場合と同様)。

関数read_and_process ( n )結果( o )整数、意図( in ) :: n実数:: o 
    
    

    実数、次元( n ) :: vals
実数:: read_val 、整数の処理:: i     
    

    i = 1 、n vals ( i ) = read_val ()を実行します。o = process ( vals 、n )を実行します。read_and_process関数を実行します。  
         
    
      

次のCOBOLDEPT-PERSONフラグメントは、の値によって指定された長さ (メンバー数) を持つレコードの可変長配列を宣言しますPEOPLE-CNT。

データ部.作業領域セクション. 01   DEPT-PEOPLE . 05   PEOPLE-CNT PIC S9(4) 2進数. 05   DEPT-PERSON はPEOPLE-CNTに応じて0 回から20回発生します. 10   PERSON-NAME PIC X(20) . 10   PERSON-WAGE PIC S9(7)V99パック 10 進数. 
 

               
                  
             
              

COBOL VLAは、ここで説明した他の言語とは異なり、最大配列サイズの指定が必要なため安全です。この例では、DEPT-PERSONの値に関係なく、 は 20 を超える項目を持つことはできませんPEOPLE-CNT。

次のC#フラグメントは、整数の可変長配列を宣言します。C# バージョン 7.2 より前では、配列へのポインターが必要であり、"unsafe" コンテキストが必要です。"unsafe" キーワードでは、このコードを含むアセンブリを unsafe としてマークする必要があります。

安全でないvoid DeclareStackBasedArrayUnsafe ( int size ) { int * pArray = stackalloc int [ size ]; pArray [ 0 ] = 123 ; }   

        
      

C#バージョン7.2以降では、Span機能を使用することで、「unsafe」キーワードなしで配列を割り当てることができます。^[11]

void DeclareStackBasedArraySafe ( int size ) { Span < int > stackArray = stackalloc int [ size ]; stackArray [ 0 ] = 123 ; }  

        
      

Object Pascalの動的配列はヒープ上に割り当てられます。^[12]

この言語では、これは動的配列と呼ばれます。このような変数の宣言は静的配列の宣言に似ていますが、サイズを指定しません。配列のサイズは使用時に指定されます。

プログラムCreateDynamicArrayOfNumbers (サイズ: Integer ) ; var NumberArray : LongWordの配列; begin SetLength ( NumberArray 、Size ) ; NumberArray [ 0 ] := 2020 ; end .  

     

   
    

動的配列の内容を削除するには、配列にサイズ 0 を割り当てます。

... 
SetLength ( NumberArray , 0 ) ; ...