"sizeof(arr [0])"会导致未定义的行为吗？

Question

有一个众所周知的模式来计算数组长度:

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常量大小的自动数组.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 * sizeof(int)因为sizeof(ptr[0])没有引用实际的数组元素类型更好.因此,它不需要代码的读者知道类型.

然而,我不清楚表达是否sizeof(ptr[0])会导致不确定的行为.随着它扩大:

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

如果ptr是,结果表达式是有问题的0:

sizeof(*((int*) 0)) 

根据C99标准:

(C99,6.3.2.3p3):"带有值的整型常量表达式0,或者这种表达式转换为类型void *,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)"如果为指针分配了无效值,则一元运算*符的行为未定义.87)"

87):"一元运算*符解除引用指针的无效值中有一个空指针,一个与指向的对象类型不一致的地址,以及一个对象在其生命周期结束后的地址."

但是从未指明这种表达式的sizeof是否会导致未定义的行为.实际上,应该在编译时评估这样的sizeof.

我的问题是:

• sizeof(ptr[0])当类型ptr已知并且值ptr不知道时,表达式是否可以在代码中使用？
• 根据C99标准可以证明这种用途是合理的吗？GNU GCC规范？

Answer 1

该表达式ptr[0]将不会被评估sizeof(ptr[0]).大小将通过使用ptr[0]编译时的类型来确定.

C11:6.5.3.4:

的sizeof操作者产生其操作数的大小(以字节为单位),其可以是表达或类型的括号名称.大小由操作数的类型确定.结果是整数.如果操作数的类型是可变长度数组类型,则计算操作数; 否则,不评估操作数,结果是整数常量.

这意味着,没有未定义的行为.

Answer 2

这不会导致未定义的行为.

除了采用可变长度数组的大小外,sizeof还有一个编译时常量表达式.编译器处理表达式以确定其类型,而不生成在编译时评估表达式的代码.因此,at ptr[0](未初始化指针)的值根本不重要.

而且,如果你想分配十个整数,你应该这样调用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而言太小.请注意,在上面的表达式中ptr,在调用时未初始化,这完全没问题sizeof.