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每个 C 程序员都可以使用这个众所周知的宏来确定数组中元素的数量：

#define NUM_ELEMS(a) (sizeof(a)/sizeof 0[a])

这是一个典型的用例：

int numbers[] = {2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19};
printf("%lu\n", NUM_ELEMS(numbers));          // 8, as expected

然而，没有什么能阻止程序员意外地传递一个指针而不是一个数组：

int * pointer = numbers;
printf("%lu\n", NUM_ELEMS(pointer));

在我的系统上，这会打印 2，因为显然，指针是整数的两倍。想了想如何防止程序员误传指针，找到了解决办法：

#define NUM_ELEMS(a) (assert((void*)&(a) == (void*)(a)), (sizeof(a)/sizeof 0[a]))

这是有效的，因为指向数组的指针与指向其第一个元素的指针具有相同的值。如果您改为传递指针，则该指针将与指向自身的指针进行比较，这几乎总是错误的。（唯一的例外是递归 void 指针，即指向自身的 void 指针。我可以忍受。）

意外传递指针而不是数组现在会在运行时触发错误：

Assertion `(void*)&(pointer) == (void*)(pointer)' failed.

好的！现在我有几个问题：

  1. 我assert作为逗号表达式的左操作数的用法是有效的标准 C 吗？也就是说，标准是否允许我assert用作表达式？对不起，如果这是一个愚蠢的问题:)

  2. 检查可以在编译时以某种方式完成吗？

  3. 我的 C 编译器认为这int b[NUM_ELEMS(a)];是一个 VLA。有什么办法让他不信吗？

  4. 我是第一个想到这个的吗？如果是这样，我能指望有多少处女在天堂等着我呢？:)

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2 回答 2

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我使用assert 作为逗号表达式的左操作数是有效的标准C 吗？也就是说，标准是否允许我使用 assert 作为表达式？

是的，它是有效的，因为逗号运算符的左操作数可以是 type 的表达式void。并且assert函数有void作为它的返回类型。

我的 C 编译器认为 int b[NUM_ELEMS(a)]; 是一个 VLA。有什么办法让他不信吗？

它相信是因为逗号表达式的结果永远不是常量表达式（例如，1, 2 不是常量表达式）。

EDIT1：在下面添加更新。

我有另一个版本的宏，它在编译时工作：

#define NUM_ELEMS(arr)                                                 \
 (sizeof (struct {int not_an_array:((void*)&(arr) == &(arr)[0]);}) * 0 \
  + sizeof (arr) / sizeof (*(arr)))

这似乎也适用于具有静态存储持续时间的对象的初始化程序。它也适用于您的示例int b[NUM_ELEMS(a)]

编辑2：

解决@DanielFischer 的评论。上面的宏只适用于gcc without ， -pedantic因为gccaccept ：

(void *) &arr == arr

作为一个整数常量表达式，而它认为

(void *) &ptr == ptr

不是整数常量表达式。根据C，它们都不是整数常量表达式，并且在这两种情况下-pedantic都gcc正确发出诊断。

据我所知，没有 100% 可移植的方式来编写这个NUM_ELEM宏。C 有更灵活的初始化常量表达式规则（参见 C99 中的 6.6p7），可以利用这些规则来编写这个宏（例如使用sizeof和复合文字），但在块范围内，C 不需要初始化常量表达式，因此它不会可以有一个适用于所有情况的宏。

编辑3：

我认为值得一提的是，Linux 内核有一个ARRAY_SIZE宏 (in include/linux/kernel.h)，它在执行 sparse（内核静态分析检查器）时实现这样的检查。

他们的解决方案不可移植，并且使用了两个 GNU 扩展：

  • typeof操作员
  • __builtin_types_compatible_p内置函数

基本上它看起来像这样：

#define NUM_ELEMS(arr)  \
 (sizeof(struct {int :-!!(__builtin_types_compatible_p(typeof(arr), typeof(&(arr)[0])));})  \
  + sizeof (arr) / sizeof (*(arr)))
于 2012-10-08T15:01:33.797 回答
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  1. 是的。逗号运算符的左表达式始终被评估为 void 表达式 (C99 6.5.17#2)。因为assert()是一个空表达式，所以开始没有问题。
  2. 也许。虽然 C 预处理器不知道类型和强制转换并且无法比较地址，但您可以使用与在编译时评估 sizeof() 相同的技巧，例如声明一个数组，其维度是布尔表达式。当为 0 时，它是违反约束的，必须发出诊断。我在这里尝试过，但到目前为止还没有成功……也许答案实际上是“不”。
  3. 不。（指针类型的）强制转换不是整数常量表达式。
  4. 可能不是（这些天在阳光下没有什么新鲜事）。不确定性别的处女的数量不确定:-)
于 2012-10-08T15:00:47.790 回答