C++中数组的元素个数

Question

假设我有一个数组arr。什么情况下以下方法不能给出数组元素的数量：sizeof(arr) / sizeof(arr[0])？

我只能想到一种情况：数组包含与该数组类型不同的派生类型。

我是否正确？除此之外还有其他情况（我几乎可以确定还有）吗？

抱歉这个问题很琐碎，我是Java开发人员，对C++相当新手。

谢谢！

- Albus Dumbledore

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请注意，数组中的所有对象始终具有相同的类型。如果您将子类对象放入其中，则会发生切片现象。 - Björn Pollex

使用STL容器，例如std::vector。 - riviera

GManNickG和Nawaz的答案都是正确的。 @Nawaz提到了将数组传递给函数，然后在被调用的函数内计算计数的情况。 - proton

Answer 1

假设我有一个数组arr。什么情况下以下代码不会返回数组元素的数量：sizeof(arr) / sizeof(arr[0])？

我经常看到新手程序员犯这样的错误：

void f(Sample *arr)
{
   int count = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); //what would be count? 10?
}

Sample arr[10];
f(arr);

新手程序员们认为count的值将会是10。但这是错误的。

即使是这样也是错误的：

void g(Sample arr[]) //even more deceptive form!
{
   int count = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]); //count would not be 10  
}

这是因为一旦你将数组传递给任何一个函数，它会变成指针类型，所以sizeof(arr)会给出指针的大小，而不是数组的大小！

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编辑：

以下是一种优雅的方式，您可以将数组传递给函数，而不让它退化为指针类型：

template<size_t N>
void h(Sample (&arr)[N])
{
    size_t count = N; //N is 10, so would be count!
    //you can even do this now:
    //size_t count = sizeof(arr)/sizeof(arr[0]);  it'll return 10!
}
Sample arr[10];
h(arr); //pass : same as before!

- Nawaz

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Nawaz 在这里是正确的，新手程序员有时会犯这个错误，因为他们不理解在 f() 中 arr 可以被用作数组，但函数 f() 只知道 arr 是一个指针（因此 sizeof(arr) == sizeof(Sample *)）。这是对一个有效且有用的结构的不当使用，只有在正确使用时才能发挥其作用。 - par

谢谢！所以在这种情况下，需要提供数组的元素数量？ - Albus Dumbledore

@阿不思·邓布利多：请看我回答中的编辑。它为您解释了一个好的解决方案！ - Nawaz

@Albus：通常，如果您的函数适用于范围，则应设计为使用迭代器（或您最喜欢的通用范围方法），而不是特定的容器。 - GManNickG

@GMan，我对STL的了解不是很深入，但你说的听起来即使对于一个Java开发者来说也是合理的。 - Albus Dumbledore

Answer 2

自C++17起，您还可以使用标准化的自由函数：std::size(container)，它将返回该容器中元素的数量。

示例：

std::vector<int> vec = { 1, 2, 3, 4, 8 };
std::cout << std::size(vec) << "\n\n";    // 5

int A[] = {40,10,20};
std::cout << std::size(A) << '\n';      // 3

- KeyC0de

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这非常棒。 - Matthew McCord

Answer 3

C++中的数组与Java中的数组非常不同，因为它们是完全未经管理的。编译器或运行时根本不知道数组的大小。

如果在声明中定义了大小，则只有在编译时才能知道信息：

char array[256];

在这种情况下，sizeof（array）将为您提供正确的大小。

然而，如果您将指针用作数组，“array”将只是一个指针，并且sizeof不会提供关于数组实际大小的任何信息。

STL提供了许多模板，允许您拥有数组，其中一些具有大小信息，一些具有可变大小，大多数具有良好的访问器和边界检查。

- EboMike

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+1。这不仅适用于数组。在C++中，许多东西都没有像Java那样进行管理。您需要记住要做很多清理工作（释放先前分配的变量和内存）。 :) - GolezTrol

你不需要记住任何东西，可以使用智能指针。 - GManNickG

Answer 4

给定一个数组arr，根据数组和sizeof的定义，sizeof(arr) / sizeof(arr[0])的值始终等于元素数量，没有任何例外情况。实际上这个结论已经在§5.3.3/2中明确指出:

当应用于数组时，结果是数组中的总字节数。 这意味着n元素的数组大小是每个元素大小的n倍。

重点在于除以一个元素的大小sizeof(arr[0])，得到n的值。

- GManNickG

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这个表达式是在编译时确定的常量吗？因为任何其他实现都是基于指针完成的。 - deceleratedcaviar

@Daniel：这是一个常量表达式，但恐怕我不理解你问题的后半部分。 - GManNickG

回到它时，我也不理解它。谢谢回复。 - deceleratedcaviar

Answer 5

不，这样仍然会产生正确的值，因为您必须将数组定义为单个类型的所有元素或该类型的指针。在任何情况下，数组大小在编译时已知，因此sizeof（arr）/ sizeof（arr [0]）始终返回元素计数。

以下是如何正确使用它的示例：

int nonDynamicArray[ 4 ];

#define nonDynamicArrayElementCount ( sizeof(nonDynamicArray) / sizeof(nonDynamicArray[ 0 ]) )

在这里我想再进一步说明使用这种方法的何时是合适的。你不会经常使用它，主要情况是你想定义一个数组，以便稍后添加元素时不需要改变很多代码，这种构造方式主要用于维护。当我考虑到这个问题时，经典的例子就是为某个程序构建命令表，然后打算稍后添加更多命令。在此示例中，如果你要维护/改进你的程序，则只需将另一个命令添加到数组中，然后添加命令处理程序：

char        *commands[] = {  // <--- note intentional lack of explicit array size
    "open",
    "close",
    "abort",
    "crash"
};

#define kCommandsCount  ( sizeof(commands) / sizeof(commands[ 0 ]) )

void processCommand( char *command ) {
    int i;

    for ( i = 0; i < kCommandsCount; ++i ) {
        // if command == commands[ i ] do something (be sure to compare full string)
    }
}

- par

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这不是真的。或者，它只对固定大小的数组有效。 - GolezTrol

@GolezTrol：这是永远正确的。按照定义，数组的大小是固定的。 - GManNickG

对于在编译时定义的数组，这总是成立的。如果您将数组定义为指向类型的指针，然后使用动态分配（new），则此构造不起作用。 - par

@Fred：说得对，但我的意思是在使用 sizeof 获取数组大小的上下文中。 - GManNickG

可能是提问者在使用另一种类型，对吧...我的意思是，在问题的背景下，sizeof 没有起作用。 :) - GolezTrol

Answer 6

_countof(my_array)在MSVC中的用法

我只能想到一种情况：数组包含不同派生类型的元素。

C++中的数组元素是对象，而不是指针，因此您不能将派生类型对象作为元素。

就像上面提到的那样，sizeof(my_array)（以及_countof()）仅适用于数组定义的范围内。

- Mindaugas P.

Answer 7

首先，您可以通过使用 std::vector 而不是数组来规避该问题。其次，如果您将派生类的对象放入超类的数组中，则会出现切片问题，但好消息是，您的公式仍然有效。在 C++ 中实现多态集合需要使用指针。这里有三个主要选项：

• 普通指针
• boost::shared_ptr 集合
• Boost.Pointer Container

- Björn Pollex

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C++中的多态集合是通过指针实现的 - 哈哈！ - Albus Dumbledore

@Albus：只是为了让这个问题变得完全清晰。除非你使用一些需要它的API，否则没有理由优先选择数组而不是vector。使用向量并使用shared_ptr。 - Björn Pollex

@Space：我不同意。如果我知道在编译时需要n个元素，而且n很小，我不明白为什么要浪费时间使用std::vector。 - GManNickG

@Albus：向量保证使用连续的内存块来存储元素，因此它与数组一样快。 - Björn Pollex

@Albus: 测试而不是假设。 向量确实需要至少一次分配，而（非动态）数组则不需要，但我强烈怀疑这对于10MP图像来说并不重要。 - Fred Nurk

Answer 8

假设我有一个数组arr。 什么情况下以下操作不会给出数组元素的数量：sizeof(arr) / sizeof(arr[0])？

当arr实际上不是数组（而是指向初始元素的指针）时，就会发生这种情况。其他答案解释了这是如何发生的。

我只能想到一种情况：数组包含与数组类型的派生类型不同的元素。

这是不可能的（基本上和Java数组与泛型不兼容的原因相同）。 数组是静态类型的； 它保留了为特定类型（基本类型）大小调整的内存“插槽”。

对于这个简单问题感到抱歉，我是一名Java开发人员，对C ++还很陌生。

C++数组不是一等对象。您可以使用boost::array使它们更像Java数组，但请记住，您仍将具有值语义而不是引用语义，就像其他所有内容一样。（特别是，这意味着您无法真正声明类似于Java中的Foo[]类型的变量，也无法用大小不同的另一个数组替换数组；数组大小是类型的一部分。）在此类中使用.size()，在Java中使用.length。（它还提供了提供C++迭代器的常规接口的迭代器。）

- Karl Knechtel

Answer 9

使用Microsoft的"_countof(array)"宏。这个链接到Microsoft Developer Network解释了它，并提供了一个示例，演示了"sizeof(array)"和"_countof(array)"宏之间的区别。

Microsoft和"_countof(array)"宏

- jamesc1101

Answer 10

看起来，如果您知道数组中元素的类型，您也可以利用sizeof来优化代码。

int numList[] = { 0, 1, 2, 3, 4 };

cout << sizeof(numList) / sizeof(int);

// => 5

- Matthew McCord