具有可变长度数组类型的 Sizeof 运算符

Posted 2023-02-14

【中文标题】具有可变长度数组类型的 Sizeof 运算符

【英文标题】：Sizeof operator with variable-length array type

【发布时间】：2018-07-17 13:56:39

【问题描述】：

据cppreference：

如果表达式的类型是变长数组类型，表达式 被评估并计算它评估的数组的大小 在运行时。

意思是：如果expression的类型是VLA类型，则expression被求值。例如：

#include <stdio.h>

int main() 
    int i = 0;
    int a[i];
    printf("%zu\n",sizeof(a[i++]));
    printf("%d\n",i); // Here, print 0 instead of 1
    return 0;

所以，根据参考资料，这里的i 变成了1。但是，使用我的 GCC 编译器，i 打印为 0。

见Wandbox Demo。

【问题讨论】：

a[i++] 不是 VLA 类型的表达式。它最终是一个下标表达式，类型为int。除此之外，即使是 VLA 的 a[0] 也是违反约束的。

VLA 的长度在定义时确定。在上面的代码中，长度将为 0，因此 VLA 将没有元素。大小在定义后不会改变。此外，长度需要大于零，否则是未定义行为。

@byxor - C++ 除了作为编译器扩展之外没有它们（因为编译器也支持 C）。

Why does sizeof(x++) not increment x?的可能重复

这是关于sizeof+vla的，不是那个问题的重复

【参考方案1】：

首先，请注意数组的大小不能为零，无论它是否是 VLA。所以你的代码会调用未定义的行为。

C11 6.7.6.2/5

"如果 size 是一个不是整数常量表达式的表达式：" /--/ "...每次对其求值时，它的值应大于零。"

---

至于实际问题，a[i++] 是 int 类型，而不是 VLA 类型。

为了得到副作用，你必须涉及到 VLA 数组类型本身，例如sizeof(a)。只有这样才能评估操作数的副作用。一个例子来说明这一点：

#include <stdio.h>

int main() 
    int i=1, j=1;
    int a[i][j];
    int b[1][1];

    (void) sizeof(a[--i]);
    (void) sizeof(b[--j]);
    printf("%d %d", i, j);

    return 0;

这里 i 最终为 0，因为第一个 sizeof 由于 VLA 被评估，但 j 仍然为 1，因为 --j 是常规数组的 sizeof 的一部分。

【讨论】：

偏离原始问题的主题，但知道为什么该标准为 VLA 类型的表达式提供特殊情况吗？

@Ajay 假设int a[i];，表达式sizeof a必须能够在运行时计算出正确的结果，因为i的值在编译时是未知的。

@AjayBrahmakshatriya 因为大小只在运行时设置，所以不一定在编译时预先计算。

@Lundin，它只需要 sizeof a[--i] 的值作为运行时值。无需评估操作数。从操作数的类型而不是从其值推断的大小

【参考方案2】：

您的示例中 sizeof 的表达式是 int，而不是 vla。如果是 vla，一切都会工作：

#include <stdio.h>

int main() 
    int i = 5;
    int a[i][i];
    printf("%zu\n",sizeof(a[--i]));
    printf("%d\n",i); // Here, print 4
    return 0;

【参考方案3】：

来自C Standards#6.5.3.4p2 [强调我的]

sizeof 运算符产生其操作数的大小（以字节为单位），它可以是表达式或类型的括号名称。大小由操作数的类型决定。 结果是一个整数。如果操作数的类型是变长数组类型，则计算操作数；否则，不计算操作数，结果为整数常量。

在表达式中：

sizeof(a[i++])

a[i++] 不是 VLA，而是一个导致整数的下标运算符表达式。因此，操作数不会被评估，出于同样的原因，编译器会对此语句发出警告：

warning: expression with side effects has no effect in an unevaluated context

【参考方案4】：

取一个规范性引用的克隆词为它：

6.5.3.4 - The sizeof and _Alignof operators

sizeof 运算符产生其操作数的大小（以字节为单位），即 可以是表达式或类型的括号名称。尺寸是 由操作数的类型决定。结果是一个整数。如果 操作数的类型是变长数组类型，操作数 被评估；否则，不计算操作数并且结果 是一个整数常量。

如果您修复示例以生成具有 VLA 类型的表达式，它将被评估，其中一种方式

#include <stdio.h>

int main() 
    int i = 1;
    int a[5][i];
    printf("%zu\n",sizeof(a[i++]));
    printf("%d\n",i);
    return 0;

Prints 2 on the last line，因为i 递增。