“sizeof（arr[0]）”会导致未定义的行为吗？

Question

计算数组长度有一个众所周知的模式：

int arr[10]; 
size_t len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); 
assert(len == 10); 

此模式适用于静态数组和恒定大小的自动数组。它也适用于C99中的可变长度数组。

我想应用类似的想法来计算动态数组的大小（以字节为单位）：

size_t known_len = 10; 
int *ptr = malloc(known_len * sizeof(int)); 
size_t size = known_len * sizeof(ptr[0]); 
assert(size == known_len * sizeof(int)); 

这比known_len * 大小（int） 更好，因为大小（ptr[0]）不是指实际的数组元素类型。因此，它不需要代码的读者知道类型。

然而，我不清楚表达式sizeof（ptr[0]）是否会导致未定义的行为。随着它的扩展：

sizeof(ptr[0]) -> sizeof(*((ptr) + (0))) -> sizeof(*ptr) 

如果ptr为0，则结果表达式有问题：

sizeof(*((int*) 0)) 

根据C99标准:

（C99，6.3.2.3p3）：“具有值0的整数常量表达式，或转换为类型void*的此类表达式，称为空指针常量。”取消引用空指针是未定义的行为。

(C99，6.5.3.2.p4)"如果一个无效值被赋给指针，则一元< code>*运算符的行为是未定义的。87)"

87):“通过一元< code>*运算符取消引用指针的无效值包括空指针、与所指向的对象类型不适当对齐的地址以及对象在其生存期结束后的地址。”

但它从未指定此类表达式的sizeof是否会导致未定义的行为。事实上，这样的sizeof应该在编译时进行评估。

我的问题是：

• 当ptr的类型已知且ptr的值未知时，能否在代码中使用表达式
• 根据C99标准，这种使用是否合理？GNU GCC规范

Answer 1

在一般情况下，如果我缺少某些内容，则在 sizeof 下取消引用空指针可能会导致未定义的行为。从 C99 开始，sizeof 不是一个纯粹的编译时构造。如果操作数类型为 VLA，则在运行时计算 sizeof 的操作数。

考虑以下示例

unsigned n = 10;
int (*a)[n] = NULL; // `a` is a pointer to a VLA 

unsigned i = 0;
sizeof a[i++];      // applying `sizeof` to a VLA

根据C99标准，sizeof的参数应该被计算（即i应该递增）。然而，我不完全确定a[0]中的空点取消引用是否应该在这里产生未定义的行为。

Answer 2

这不会导致未定义的行为。

除了取可变长度数组的大小外，sizeof 是一个编译时常量表达式。编译器处理表达式以确定其类型，而不生成代码以在编译时计算表达式。因此，ptr[0]（这是一个未初始化的指针）处的值根本不重要。

此外，如果要分配十个整数，则应如下调用malloc：

int *ptr = malloc(known_len * sizeof(ptr[0])); 

否则，您将分配十个字节，这对于存储十个整数来说太小了。请注意，在上面的表达式中，在调用时ptr未初始化，这对于sizeof。

Answer 3

表达式ptr[0]将不会在sizeof（ptr[0]）中求值。大小将通过在编译时使用ptr[0]类型来确定。

< code>sizeof运算符得出其操作数的大小(以字节为单位)，该操作数可以是表达式或类型的带括号名称。大小由操作数的类型决定。结果是一个整数。如果操作数的类型是可变长度数组类型，则对操作数求值；否则，不会对操作数求值，结果是一个整数常数。

这意味着，没有未定义的行为。