sizeof(T[N])是否保证等于N * sizeof(T)？

Question

我一直认为，由sizeof返回的类型为T、元素数量为N的数组大小保证是恰好N乘以sizeof(T)。

然而，在这个问题的评论区中，有声称数组可能包含填充的知名用户，这将破坏相等性。当然，这样的平台可能不存在，但它们是否被允许呢？

如果允许这样做，将会破坏许多常见的习语，例如使用N * sizeof(T)计算数组所需的存储空间，或使用sizeof(a)/sizeof(a[0])计算数组中元素的数量。

- BeeOnRope

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@AsadSaeeduddin - 正确的，我不认为我暗示了其他的意思？或者这是对一个现在已被删除的评论的回复。 - BeeOnRope

我在评论你链接的线程中的讨论。也许在某些运行时，数组占用的空间比它们的元素大小之和更大，但这与 sizeof(T[N]) 是 N * sizeof(T) 的事实无关。 - Asad Saeeduddin

@AsadSaeeduddin 同意。 - BeeOnRope

感谢您的提问，我有机会阅读了sizeof文档，http://en.cppreference.com/w/cpp/language/sizeof，在注释部分中，他们提到当sizeof应用于类类型时，其结果将包括插入该对象到数组所需的额外填充。 - Hải Phạm Lê

数组不能包含除每个单独元素末尾的填充之外的任何填充，该填充已包含在sizeof（element）中。 - n. m.

Answer 1

是的。 [expr.sizeof] 包含了关于 sizeof 的这一点：

当应用于数组时，结果是数组中所有字节的总数。这意味着包含 n 个元素的数组的大小是每个元素的大小乘以 n。

- melpomene

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问题是，我不知道“数组中总字节数”的定义在哪里，而且我认为语句“This implies…”是错误的；我认为标准中没有这个语句也不意味着末尾没有隐式填充。如果我的理解是正确的，那么问题就是这个句子是否等同于“保证n元素的数组大小是元素大小的n倍”，还是只是标准中的一个问题。 - Daniel H

@DanielH 当然是真的，数组末尾没有填充。标准中也没有提到可能存在这样的填充。"数组类型的对象包含一个连续分配的非空T类型的N个子对象集合。" 没有更多了。只有类类型可能有填充字节。 - n. m.

如果你按照“当然”的方式去做，很快就会出现未定义行为。现在你指出那句话，我记得看到过，但人们不确定它是否必须仅包含那些内容。 - Daniel H

@DanielH标准多次提到数组的大小是其元素大小乘以元素个数。这个答案引用了其中一个提到的地方，还有其他的。无论它们是否具有法律规范性，我并不真的在意。这显然是意图，不亚于实际措辞的重要性。 - n. m.

Answer 2

< p > sizeof 的整个意义在于它包含了相关的填充。数组的每个元素都恰好比前一个元素多sizeof(T)字节。因此，整个数组的大小为N * sizeof(T)。

- Lily Ballard

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我认为问题在于 sizeof(T) 是否允许仅针对数组的额外填充。所有单独的对象都有填充，但标准是否允许数组本身具有超出元素填充之外的填充？ - Daniel H

那个额外的填充是从哪里来的？ - Lily Ballard

编译器提示 sizeof(T[N]) > N * sizeof(T)，因此在末尾添加了额外的填充。C++标准对布局没有太多规定，只要额外的填充保持了T[N]的对齐要求，这些要求至少需要与T相同（我认为必须完全相同，但我不确定），那么就是允许的。 - Daniel H

@DanielH 当讨论 sizeof 时，标准规定类类型的末尾可能会添加填充，并且为了将这些类型的对象放置在数组中，包括此填充在内的大小也会计入。在下一句话中，它讨论了应用于数组类型的 sizeof，并且没有说这些数组类型的末尾可能会添加填充（这就是 @melpomene 引用的内容）。为什么要发明标准从未提到的东西呢？ - n. m.