如何确定C语言中数组的大小?

也就是说,数组可以容纳多少元素?


当前回答

如果你正在处理没有作为参数接收的数组,sizeof方式是正确的方式。作为参数发送给函数的数组被视为指针,因此sizeof将返回指针的大小,而不是数组的大小。

因此,在函数内部,此方法不起作用。相反,始终传递一个额外的参数size_t size,指示数组中元素的数量。

测试:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void printSizeOf(int intArray[]);
void printLength(int intArray[]);

int main(int argc, char* argv[])
{
    int array[] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 };

    printf("sizeof of array: %d\n", (int) sizeof(array));
    printSizeOf(array);

    printf("Length of array: %d\n", (int)( sizeof(array) / sizeof(array[0]) ));
    printLength(array);
}

void printSizeOf(int intArray[])
{
    printf("sizeof of parameter: %d\n", (int) sizeof(intArray));
}

void printLength(int intArray[])
{
    printf("Length of parameter: %d\n", (int)( sizeof(intArray) / sizeof(intArray[0]) ));
}

输出(64位Linux操作系统):

sizeof of array: 28
sizeof of parameter: 8
Length of array: 7
Length of parameter: 2

输出(32位windows操作系统):

sizeof of array: 28
sizeof of parameter: 4
Length of array: 7
Length of parameter: 1

其他回答

对于多维数组,它稍微复杂一些。通常人们定义显式宏常量,即。

#define g_rgDialogRows   2
#define g_rgDialogCols   7

static char const* g_rgDialog[g_rgDialogRows][g_rgDialogCols] =
{
    { " ",  " ",    " ",    " 494", " 210", " Generic Sample Dialog", " " },
    { " 1", " 330", " 174", " 88",  " ",    " OK",        " " },
};

但是这些常量也可以在编译时用sizeof求值:

#define rows_of_array(name)       \
    (sizeof(name   ) / sizeof(name[0][0]) / columns_of_array(name))
#define columns_of_array(name)    \
    (sizeof(name[0]) / sizeof(name[0][0]))

static char* g_rgDialog[][7] = { /* ... */ };

assert(   rows_of_array(g_rgDialog) == 2);
assert(columns_of_array(g_rgDialog) == 7);

注意,这段代码可以在C和c++中运行。对于二维以上的数组,请使用

sizeof(name[0][0][0])
sizeof(name[0][0][0][0])

等等,无限。

对于预定义数组:

 int a[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6};

计算数组中的元素数量:

 element _count = sizeof(a) / sizeof(a[0]);

执行概要:

int a[17];
size_t n = sizeof(a)/sizeof(a[0]);

完整的回答:

要确定数组的字节大小,可以使用sizeof 接线员:

int a[17];
size_t n = sizeof(a);

在我的电脑上,int是4字节长,所以n是68。

要确定数组中元素的数量,我们可以除法 数组的总大小乘以数组元素的大小。 你可以这样处理类型,像这样:

int a[17];
size_t n = sizeof(a) / sizeof(int);

并得到正确的答案(68 / 4 = 17)但如果类型 如果你忘记改变,你会有一个讨厌的bug sizeof(int)也是。

因此首选除数是sizeof(a[0])或等效的sizeof(*a),即数组第一个元素的大小。

int a[17];
size_t n = sizeof(a) / sizeof(a[0]);

另一个优点是您现在可以轻松地参数化 宏中的数组名,get:

#define NELEMS(x)  (sizeof(x) / sizeof((x)[0]))

int a[17];
size_t n = NELEMS(a);

我建议永远不要使用sizeof(即使可以使用sizeof)来获取数组的两种不同大小,以元素数或字节数为单位,这是我在这里展示的最后两种情况。对于这两种大小中的每一种,都可以使用下面所示的宏来提高安全性。这样做的原因是为了让维护者清楚地看到代码的意图,以及sizeof(ptr)和sizeof(arr)的第一眼差别(这样写并不明显),这样对于阅读代码的每个人来说,bug就很明显了。


TL; diana:

#define ARRAY_SIZE(arr)   (sizeof(arr) / sizeof((arr)[0]) + must_be_array(arr))
#define ARRAY_BYTES(arr)  (sizeof(arr) + must_be_array(arr))

must_be_array(arr)(定义如下)是需要的-Wsizeof-pointer-div是bug(截至2020年4月):

#define is_same_type(a, b)  __builtin_types_compatible_p(typeof(a), typeof(b))
#define is_array(arr)       (!is_same_type((arr), &(arr)[0]))
#define must_be(e)                                                      \
(                                                                       \
        0 * (int)sizeof(                                                \
                struct {                                                \
                        static_assert(e);                               \
                        char ISO_C_forbids_a_struct_with_no_members__;  \
                }                                                       \
        )                                                               \
)
#define must_be_array(arr)  must_be(is_array(arr))

关于这个主题有一些重要的错误:https://lkml.org/lkml/2015/9/3/428

我不同意Linus提供的解决方案,即永远不要使用数组符号表示函数的形参。

我喜欢数组表示法作为指针被用作数组的文档。但这意味着需要应用万无一失的解决方案,这样就不可能编写出有bug的代码。

从数组中,我们有三个大小,我们可能想知道:

数组元素的大小 数组中元素的个数 数组在内存中使用的字节大小


数组元素的大小

第一个很简单,不管我们处理的是数组还是指针,都是一样的。

用法示例:

void foo(size_t nmemb, int arr[nmemb])
{
        qsort(arr, nmemb, sizeof(arr[0]), cmp);
}

Qsort()需要这个值作为它的第三个参数。


对于其他两个大小,也就是问题的主题,我们要确保我们处理的是一个数组,如果不是,就会中断编译,因为如果我们处理的是指针,就会得到错误的值。当编译失败时,我们将很容易看到我们处理的不是一个数组,而是一个指针,我们只需要使用一个变量或宏来编写代码,将数组的大小存储在指针后面。


数组中元素的个数

这个是最常见的,很多答案都提供了典型的宏ARRAY_SIZE:

#define ARRAY_SIZE(arr)     (sizeof(arr) / sizeof((arr)[0]))

最新版本的编译器,如GCC 8,会在将此宏应用于指针时发出警告,因此它是安全的(在较旧的编译器中,还有其他方法可以使其安全)。

它的工作原理是用整个数组的字节大小除以每个元素的大小。

用法示例:

void foo(size_t nmemb)
{
        char buf[nmemb];

        fgets(buf, ARRAY_SIZE(buf), stdin);
}

void bar(size_t nmemb)
{
        int arr[nmemb];

        for (size_t i = 0; i < ARRAY_SIZE(arr); i++)
                arr[i] = i;
}

如果这些函数没有使用数组,而是将它们作为参数,那么之前的代码将无法编译,因此不可能有错误(考虑到使用了最近的编译器版本,或者使用了其他一些技巧),我们需要用值替换宏调用:

void foo(size_t nmemb, char buf[nmemb])
{
        fgets(buf, nmemb, stdin);
}

void bar(size_t nmemb, int arr[nmemb])
{
        for (size_t i = nmemb - 1; i < nmemb; i--)
                arr[i] = i;
}

数组在内存中使用的字节大小

ARRAY_SIZE通常用作前一种情况的解决方案,但这种情况很少被安全地编写,可能是因为它不太常见。

获取这个值的常用方法是使用sizeof(arr)。问题是:和前一个问题一样;如果你有一个指针而不是数组,你的程序将会发疯。

这个问题的解决方案涉及到使用与之前相同的宏,我们知道这是安全的(如果应用于指针,它会中断编译):

#define ARRAY_BYTES(arr)        (sizeof((arr)[0]) * ARRAY_SIZE(arr))

它的工作原理非常简单:它取消了ARRAY_SIZE所做的除法,因此在数学上取消之后,您最终只得到一个sizeof(arr),但增加了ARRAY_SIZE结构的安全性。

用法示例:

void foo(size_t nmemb)
{
        int arr[nmemb];

        memset(arr, 0, ARRAY_BYTES(arr));
}

Memset()需要这个值作为它的第三个参数。

和以前一样,如果数组作为参数(指针)接收,它将不会编译,并且我们必须用值替换宏调用:

void foo(size_t nmemb, int arr[nmemb])
{
        memset(arr, 0, sizeof(arr[0]) * nmemb);
}

更新(23/apr/2020): -Wsizeof-pointer-div有bug:

今天我发现GCC中的新警告只适用于宏定义在非系统头文件中的情况。如果你在安装在系统中的头文件中定义宏(通常是/usr/local/include/或/usr/include/) (#include <foo.h>),编译器将不会发出警告(我尝试了GCC 9.3.0)。

因此我们有#define ARRAY_SIZE(arr) (sizeof(arr) / sizeof((arr)[0]))并想让它安全。我们将需要C2X static_assert()和一些GCC扩展:

#include <assert.h>


#define is_same_type(a, b)      __builtin_types_compatible_p(typeof(a), typeof(b))
#define is_array(arr)           (!is_same_type((arr), &(arr)[0]))
#define Static_assert_array(arr) static_assert(is_array(arr))

#define ARRAY_SIZE(arr)                                                 \
({                                                                      \
        Static_assert_array(arr);                                       \
        sizeof(arr) / sizeof((arr)[0]);                                 \
})

现在ARRAY_SIZE()是完全安全的,因此它的所有导数都是安全的。


更新:libbsd提供__arraycount():

Libbsd在<sys/cdefs.h>中提供了宏__arraycount(),这是不安全的,因为它缺少一对括号,但我们可以自己添加这些括号,因此我们甚至不需要在标头中写入除法(为什么我们要复制已经存在的代码?)这个宏是在一个系统头文件中定义的,所以如果我们使用它,我们就被迫使用上面的宏。

#inlcude <assert.h>
#include <stddef.h>
#include <sys/cdefs.h>
#include <sys/types.h>


#define is_same_type(a, b)      __builtin_types_compatible_p(typeof(a), typeof(b))
#define is_array(arr)           (!is_same_type((arr), &(arr)[0]))
#define Static_assert_array(arr) static_assert(is_array(arr))

#define ARRAY_SIZE(arr)                                                 \
({                                                                      \
        Static_assert_array(arr);                                       \
        __arraycount((arr));                                            \
})

#define ARRAY_BYTES(arr)        (sizeof((arr)[0]) * ARRAY_SIZE(arr))

有些系统在<sys/param.h>中提供了nitems(),有些系统同时提供了这两种方法。您应该检查您的系统,并使用您现有的系统,也许还可以使用一些预处理器条件来实现可移植性和对两者的支持。


更新:允许宏在文件范围内使用:

不幸的是,({})gcc扩展名不能在文件范围内使用。 为了能够在文件范围内使用宏,静态断言必须是 在sizeof(struct{})中。然后,将其乘以0以不受影响 结果。强制转换为(int)可能很适合模拟函数 返回(int)0(在这种情况下,它是不必要的,但它 对于其他事情是可重用的)。

另外,ARRAY_BYTES()的定义可以稍微简化一点。

#include <assert.h>
#include <stddef.h>
#include <sys/cdefs.h>
#include <sys/types.h>


#define is_same_type(a, b)     __builtin_types_compatible_p(typeof(a), typeof(b))
#define is_array(arr)          (!is_same_type((arr), &(arr)[0]))
#define must_be(e)                                                      \
(                                                                       \
        0 * (int)sizeof(                                                \
                struct {                                                \
                        static_assert(e);                               \
                        char ISO_C_forbids_a_struct_with_no_members__;  \
                }                                                       \
        )                                                               \
)
#define must_be_array(arr)      must_be(is_array(arr))

#define ARRAY_SIZE(arr)         (__arraycount((arr)) + must_be_array(arr))
#define ARRAY_BYTES(arr)        (sizeof(arr) + must_be_array(arr))

注:

这段代码使用了以下扩展,这些扩展是完全必要的,它们的存在对于实现安全是绝对必要的。如果你的编译器没有它们,或者一些类似的,那么你就不能达到这个级别的安全。

__builtin_types_compatible_p () typeof ()

我还使用了以下C2X功能。然而,如果使用旧的标准,它的缺失可以通过一些肮脏的技巧来克服(例如:什么是“::!!”)(在C11中你也有static_assert(),但它需要一个消息)。

static_assert ()

最好的方法是保存这些信息,例如,在一个结构中:

typedef struct {
     int *array;
     int elements;
} list_s;

实现所有必要的功能,如创建、销毁、检查是否相等以及其他所有需要的功能。它更容易作为参数传递。