sizeof运算符的结果令人困惑

Question

我最近尝试了这段代码，但有些困惑。请看以下声明：

 static   st;
 auto     au;
 register reg;
 volatile vl;
 const    cn;

他们都在分配4字节的内存（在32位GCC上）。但是当我尝试使用 printf 函数打印它们的大小时，它们无法正常工作并出现错误。

  sizeof(const)      // worked and printed 4
  sizeof(volatile)   // worked and printed 4

  sizeof(auto)       // error: expected expression before ‘auto’
  sizeof(static)     // error: expected expression before ‘static’
  sizeof(register)   // error: expected expression before ‘register’

我的疑问是，auto、static、register 这些关键字是否也会分配 4 字节的内存（在 32 位架构上）？但为什么它们与 const 和 volatile 不同，会产生错误呢？

- gangadhars

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类型默认为int。当您声明“unsigned a;”时，发生的事情是相同的。 - StoryTeller - Unslander Monica

标题是“C”，标签是C和C ++。 C语言有auto吗？请挑选一种语言，而不是乱试。 - crashmstr

@texasbruce 我期望的结果是4个字节。例如，register关键字存储在CPU寄存器中。它可以直接给出cpu register size作为结果。 - gangadhars

是的，C语言中有auto关键字。它表示自动存储。 - peppe

经典的C语言（甚至B语言）带来了臭名昭著的“未声明类型即为int”的特性，这就是你在这里看到的，所以你所有的东西都是int类型。 - PlasmaHH

Answer 1

在1999年标准之前的C语言中，许多情况下未指定类型将默认为 int。

C99取消了该规则，省略类型现在是非法的（严格来说，这是一种“限制违反”，需要诊断 - 这可能是一种非致命警告）。无论如何，省略 int 类型总是一个坏主意。（它源自于C语言的前身BCPL和B，那里基本上没有类型。）

static   st;
auto     au;
register reg;
volatile vl;
const    cn;

这些声明在C90中都是合法的（所有变量都是int类型），但在C99中无效。

sizeof(const)      
sizeof(volatile)

有些令人惊讶的是，在 C90 中这些实际上是合法的（但在 C99 中不是）。const 或 volatile 单独使用时是类型名称，分别相当于 const int 和 volatile int。从语法上讲，const 和 volatile 是类型限定符。

sizeof(auto)
sizeof(static)
sizeof(register)

区别在于这个：

const int x = 42;

将x定义为const int类型的对象，而这个：

static int x = 42;

定义x为类型为int的静态对象（其中static不是类型的一部分）。

这些都是语法错误，因为auto、static和register都不是类型名。这些关键字是存储类别说明符。

这解释了为什么前两个sizeof表达式似乎是有效的，而其他表达式则不是。但这并没有特别有用，因为如果您指定类型int（您总是应该这样做），那么sizeof(const)恰好有效（在C90中，而不是在C99中）也无所谓。

最重要的是，在任何声明中都应该始终指定类型。虽然您可以合法地编写sizeof(const int)，但它保证与sizeof(int)相同，因此在该上下文中使用const并没有太大意义。

- Keith Thompson

Answer 2

在C99之前，如果您没有指定类型，则会隐含使用int，这就是您代码中出现的情况。实际上，即使在C99模式下，gcc和clang也只会产生警告。编译器警告在这种情况下是您的朋友，我在clang -Wall中尝试了一下：

printf( "%zu\n", sizeof(const) ) ;  

并且它警告我：

warning: type specifier missing, defaults to 'int' [-Wimplicit-int]

这里的所有声明：

static   st;
auto     au;
register reg;
volatile vl;
const    cn;

同时还隐含了int类型。

我们可以看到，C99移除了隐式int的假设：

缺乏类型说明符的声明不再隐含int。C标准委员会决定，让编译器诊断意外省略类型说明符比沉默地处理依赖隐式int的旧代码更有价值。实际上，编译器可能会显示警告，然后假设int并继续翻译程序。

如果我们查看草案C99标准的 Forward 章节第 5 段，则包括以下内容：

[...]与上一版相比，主要变化包括：

并列出以下要点：

— 移除隐式int

更新

那么为什么sizeof不喜欢存储类别说明符例如static和auto，但是对类型修饰符例如const和volatile没问题呢？这种行为似乎与声明的工作方式不一致，隐式int假设仍然有效吗？

如果我们查看标准草案中sizeof的语法，在 draft standard 章节 6.5.3 中如下：

sizeof unary-expression
sizeof ( type-name )

因此，一个类型限定符和一个存储类说明符都不是一个表达式，但是如果我们看一下第6.7.6节中的类型名的语法，类型限定符是一个类型名：

type-name:
  specifier-qualifier-list abstract-declaratoropt

而6.7.2.1则给出了specifier-qualifier-list的语法，具体如下：

specifier-qualifier-list:
  type-specifier specifier-qualifier-listopt
  type-qualifier specifier-qualifier-listopt      <- Bingo allows type qualifier

因此，我们可以看出sizeof不接受存储类修饰符，即使类型明确指定为int，所以以下内容也是错误的：

printf( "%zu\n", sizeof(static int) ) ;

而clang告诉我们：

error: expected expression
   printf( "%zu\n", sizeof(static int) ) ;
                           ^

我们可以进一步看到，在没有()的情况下，类型名称无法与 sizeof 一起使用：

printf( "%zu\n", sizeof  int ) ;

产生了一个错误：

error: expected expression

但是，正如我之前在这里解释的那样，一元表达式可以使用()。

- Shafik Yaghmour

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没有任何警告和错误。使用GCC编译器，结果为4。 - gangadhars

请启用-Wall。GCC会警告您。 - peppe

@SGG 我刚刚尝试使用“-Wall”，它给了我一个类似的警告。 - Shafik Yaghmour

答案明确简洁...只需尝试，你就会看到 :) - Rerito

对于 C，你会收到一个警告，而对于 *C++*，你会收到一个错误。 - Shafik Yaghmour

Answer 3

auto、static、register 关键字不标识任何类型，但是会修改对该类型变量的存储或访问方式。

因此：

sizeof(auto)       // error: expected expression before ‘auto’
sizeof(static)     // error: expected expression before ‘static’
sizeof(register)   // error: expected expression before ‘register’

这是毫无意义的，因为您没有请求任何类型的大小。相反：

sizeof(const)      // worked and printed 4
sizeof(volatile)   // worked and printed 4

这些是标识类型：volatile int和const int。因此，您可以在它们上面使用sizeof。

请注意，在声明变量时，编译器会假定其基础类型为int。大多数编译器（如GCC、Clang）会发出警告，如果您依赖于此行为。

- peppe

Answer 4

extern、static、auto、register 被称为存储类说明符，而 const、restrict、volatile 则被称为类型限定符。

对于类型限定符，在没有类型说明符的情况下，在 C89 中隐式指定为 int。

C89 §3.5.2 类型说明符

int、signed、signed int 或没有类型说明符

这些列出的类型彼此相同。而在 C99 的同一章节中，没有类型说明符已被删除：

C99 §6.7.2 类型说明符

int、signed 或 signed int

- Yu Hao

Answer 5

你的声明全部无效，所以结果大部分都不相关。

一个变量/对象的大小取决于它的数据类型，例如int或float。你尝试使用的关键字修改编译器处理变量/对象的方式，但它们不会改变或指示其类型（因此它们对其大小没有影响）。

对于你的const和volatile声明，编译器可能默认为int类型（但这不是你应该依赖的行为）。

- Peter Bloomfield

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这不是C++。在C语言中，auto表示自动存储。 - Arpit

我的错误。谢谢Arpit。我会把它删除的。 - Peter Bloomfield