C++将固定大小的数组的大小存储在哪里？

Question

这个问题是关于声明int数组的后续问题。

考虑下面的程序：

#include <iostream>
#include <string>

int main()
{
  int x[10];
  std::cout << sizeof(x) << std::endl;
  int * y = new int [10];
  std::cout << sizeof(y) << std::endl;
  //delete [] y;
}

sizeof(x)输出40（总大小），sizeof(y)输出8（指针大小）。

对我来说，这很有趣。在我的看法中，int x[10]和y没有任何区别，除了它在栈中的位置不同外。那么c++实际上是从哪里存储x的大小呢？它是从栈中获取的吗？或者固定大小的数组在内部被视为具有大小的结构体？

- James Maa

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它根本不存储它。如果需要，请使用std::array<int,10>。 - user0042

它不会（存储大小），编译器了解 x 的完整类型，其中包括数组的大小。y 只是一个指针（不是数组），所以编译器只知道它的这些信息。另外需要注意的是：sizeof 在编译时而不是运行时被评估。 - Richard Critten

@user0042，即使是std::array也不存储大小。至少我希望实现不会这样做。 - chris

对于像问题中的 x[10] 这样的固定大小数组，编译器会在编译代码时“存储”其大小，例如 sizeof(x) 最终会成为编译代码中的常量40。正如 Richard Critten 所指出的那样，sizeof() 在编译时被求值。 - rcgldr

这是类型的一部分。int[10]和int[8]是不同的类型。编译器知道这些信息，因此可以获取它们的大小。 - NathanOliver

@rcgldr，编译时操作符看起来不错，你可以把它作为一个答案吗？ - James Maa

Answer 1

数组的大小不需要被存储，编译器自己知道它有多大，因为它是类型的一部分。

当你像在例子中使用y一样动态分配数组时，数组的大小确实需要被存储在某个地方，以便delete[]可以做正确的事情。但这是一个程序无法访问的实现细节。

- Mark Ransom

Answer 2

你有两种不同类型：

int x[10];

这声明了一个类型为int[10]的数组。正如您所看到的，数组的大小是类型的一部分。

int * y;

这是一个指向int的指针。它的大小与您系统上指针的大小相同。您的系统似乎有64位指针（现在很普遍）。

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以下是C++17中的一个小技巧：

template<class T>
std::enable_if_t<std::is_pointer_v<T>> foo(T ptr)
{
    std::cout << "Called foo for a pointer type" << std::endl;
}

template<class T, int N>
void foo(T (&arr)[N])
{
    std::cout << "Called foo for an array type of size " << N << std::endl;
}

我们定义了两个名为foo的函数。第一个函数使用类型特征仅对指针类型启用，而第二个函数是针对数组类型（通过引用）的。

我们可以从主函数中调用它们：

int x[10];
int * y = nullptr;
foo(x);
foo(y);

并获得如下输出：

调用大小为10的数组类型的foo函数
调用指针类型的foo函数

可运行代码

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编辑：Mark Ransom提到了分配给的数组大小，我也想补充一点。虽然这确实是一个实现细节，但通常内存分配器（如malloc或new）在底层会将此值写入它分配的内存块的开头。 这样，在调用delete时，您无需知道要删除多少字节; 释放器（free或delete）可以检查内存块的开头以获取其大小。因此，分配1个字节的内存可能实际上分配了更多的字节。（再次强调，这只是其中一种实现方式）

- AndyG

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我喜欢这个答案，因为它提到了一些我之前不知道存在的东西。 - James Maa

Answer 3

数组的大小在编译后的C++代码（汇编代码）中可以看到。这相当于sizeof()在编译时进行求值。

因此，它不会存储数组的大小，编译器知道数组的大小。

当您动态分配内存时，编译器再次知道数组的大小并记住它（它在何处以及如何实现是有定义的）。因此，当您调用delete[]时，您不需要指定数组的大小，编译器已知道。

- gsamaras

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不是说这个回答不好，但它怎么不完全等同于@MarkRansom的回答呢？ - Jonathan H

@Sheljohn 确实。我在 Mark 发布他的回答之前就开始写我的回答了（因为我在进行双重检查）... - gsamaras