变长数组类型的Sizeof运算符

Question

根据cppreference:

如果表达式的类型是变长数组类型，则会评估表达式并计算它在运行时的数组大小。

这意味着：如果expression的类型是VLA类型，则将对其进行评估。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;
}

根据参考文献，这里的i变成了1。但是，使用我的GCC编译器，i打印为0。

请参见Wandbox演示版本。

- msc

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a[i++]不是VLA类型的表达式，它最终是下标表达式，并且具有类型为int。除此之外，即使是对于VLA，a[0]也违反了约束条件。 - StoryTeller - Unslander Monica

VLA的长度在定义时就被确定了。在上面的代码中，长度将为0，因此VLA将没有任何元素。定义后大小不会改变。此外，长度必须大于零，否则就是未定义行为。 - Ian Abbott

@byxor - 除了编译器扩展（因为这些编译器也支持C语言），C++并没有其他的扩展。 - StoryTeller - Unslander Monica

可能是[为什么sizeof（x ++）不会增加x？]的重复问题（https://dev59.com/6Wsy5IYBdhLWcg3w6yUN） - Maquefel

好的，我会尽力进行翻译。以下是需要翻译的内容：it's about sizeof+vla, it's not a duplicate of that question这个问题涉及sizeof和vla，它不是与那个问题重复。 - Uprooted

Answer 1

首先，请注意数组无法具有大小为零，无论是 VLA 还是非 VLA。因此，您的代码会引发未定义行为。

C11 6.7.6.2/5

“如果大小是不是整数常量表达式的表达式：” /--/ “每次评估它时，它应该具有大于零的值。”

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至于实际问题，a[i++] 的类型为 int，而不是 VLA 类型。

为了得到副作用，您必须涉及 VLA 数组类型本身，例如 sizeof(a)。只有这样才能对操作数进行副作用评估。以下是一个例子：

#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;
}

由于VLA的存在，第一个sizeof被求值，导致i最终为0，而j仍然为1，因为--j是普通数组中sizeof的一部分。

- Lundin

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与原问题无关，但有什么想法为什么标准针对VLA类型的表达式提供了特殊情况？ - Ajay Brahmakshatriya

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。 - user694733

@AjayBrahmakshatriya 因为大小只在运行时设置，所以不能保证在编译时预先计算。 - Lundin

@Lundin，这只需要sizeof a[--i]的值是运行时值。没有必要评估操作数。大小是从操作数的类型推断出来的，而不是从其值推断出来的。 - tstanisl

Answer 2

在你的示例中，sizeof表达式是int类型，而不是vla。如果它是vla，那么一切都可以工作：

#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;
}

- Uprooted

Answer 3

来自C标准#6.5.3.4p2 [我强调]

sizeof 操作符返回其操作数的大小（以字节为单位），其可以是表达式或用括号括起来的类型名称。大小由操作数的类型确定。结果是一个整数。如果操作数的类型是变长数组类型，则对操作数进行求值；否则，不对操作数进行求值并且结果是一个整数常量。

在表达式中：

sizeof(a[i++])

a[i++]不是VLA，而是下标运算符表达式，其结果为整数。因此，操作数未被评估，出于同样的原因，编译器在此语句上发出警告：

警告：具有副作用的表达式在未评估的上下文中没有效果

- H.S.

Answer 4

为了引用规范参考的克隆词：

6.5.3.4 - sizeof和_Alignof运算符

sizeof运算符返回其操作数的大小（以字节为单位），操作数可以是表达式或带括号的类型名称。大小取决于操作数的类型。结果是一个整数。如果操作数的类型是可变长度数组类型，则会评估操作数；否则，操作数不会被评估，结果为整数常量。

如果您将示例修正为生成具有VLA类型的表达式，则将对其进行评估，一种方法如下：

#include <stdio.h>

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

在最后一行打印2, 因为i被增加了。

- StoryTeller - Unslander Monica