sizeof(array) 在運行時如何工作？

Question

我讀過 C 中的 sizeof 運算符是在編譯時解釋的，因為在編譯時編譯器知道數組大小及其類型，sizeof 能夠計算數組占用的字節數。但是 sizeof 是如何處理以下代碼的：

 #include<stdio.h>
 #include<string.h>
 int main()
 {
    int n;
    scanf("%d",&n);
    int a[n];
    int s=sizeof(a);
    printf("%d",s);
    return 0;
 }

這里的數組大小在編譯時是未知的，那么它是如何正常工作的呢？

Answer 1

在 C89 中， sizeof總是在編譯時計算。 自 C99 和可變長度 arrays 起，當可變長度數組是sizeof操作數中表達式的一部分時，它是在運行時計算的。

對sizeof操作數的求值也是如此：它在 C89 中不被求值，但在 C99 中如果操作數是可變長度數組類型，它就會被求值。 例如：

int n = 5;
sizeof (int [n++]); 

// n is now 6

Answer 2

由於您將sizeof應用於可變長度數組，其大小在編譯時並不完全已知，因此編譯器必須生成代碼以在運行時執行其中的一部分。

gcc 4.6.3 的高級優化器將您顯示的代碼轉換為

scanf ("%d", &n);
t12 = (long unsigned int) n;
t13 = t12 * 4;
__builtin_alloca (t13);
t16 = (unsigned int) t12;
t17 = t16 * 4;
s18 = (int) t17;
printf ("%d", s18);

這是否解釋了幕后發生的事情？ （不要被看起來很傻的臨時變量數量嚇倒了——這是在我要求中間代碼轉儲時以static 單賦值形式出現的程序的產物。）

Answer 3

從 C99 標准：

6.5.3.4

sizeof運算符產生其操作數的大小（以字節為單位），它可以是表達式或類型的括號名稱。 大小由操作數的類型決定。 結果是 integer。如果操作數的類型是可變長度數組類型，則計算操作數； 否則，不計算操作數，結果為 integer 常量。

Answer 4

在這種情況下， sizeof()在運行時進行計算。 編譯器，因為它知道a的大小基於數組聲明時n的值，所以生成代碼以使用n的適當值來為sizeof()返回一個合理的值。

在 C99 中，並非所有sizeof()的使用都可以在編譯時完全評估並減少為運行時常量。

Answer 5

我讀過 C 中的 sizeof 運算符在編譯時被解釋

除了 VLA 之外，所有情況下sizeof都是在編譯時確定的。 對於 VLA， sizeof在運行時計算。

Answer 6

不管sizeof是在編譯時還是運行時計算的（或者更正式地說，它的結果是否是一個 integer 常量表達式）， sizeof的結果完全基於其參數的類型，而不是任何伴隨可變長度的隱藏數據數組本身。 當然，當sizeof應用於可變修改類型時，生成的程序必須在某處跟蹤該大小。 但如果表達式足夠簡單並且它最初從中導出長度的變量不能改變，它可能會簡單地重新計算它。 或者，它可以將類型的大小存儲在某處（基本上在隱藏的局部變量中），但這不會以任何可觀察的方式連接到 VLA object（例如，如果您將指針傳遞給 VLA 的第一個元素到另一個 function，該指針不能用於恢復 VLA 長度）。