C言語のsizeof()関数の仕組みについて

Question

sizeof()関数演算子で配列を引数に取った場合に、char型の配列であれば何らかの終端表現が存在するので出力出来るのは理解できるのですが、なぜint型の配列などを渡しても全体のサイズが分かるのでしょうか。
1.char型でなくても終端表現がなんらかの形で存在する
2.sizeof()関数演算子が使われている場合はコンパイラがサイズの情報をどこかに保存してくれている
3.配列を宣言した時点で末端のアドレスと先頭のアドレスが保存される（もしこれならchar型の終端表現が必要無くなると思うのでなさそう）
4.コンパイラによって1.2を使い分けている
ここらへんが思いつきましたが調べてもちゃんとした情報にたどり着けませんでした。
またもし終端表現などが存在するのなら、関数の引数として配列を渡す場合に配列の長さも渡す必要は無いんじゃないかなと思いました。

Answer 1

sizeof()関数で

sizeofは関数ではなく、演算子です。コンパイラが処理してしまいます。

Comments

[maisumakun]

sizeof(型)、sizeof 変数、どちらの構文にしても通常の関数としては成立しません。

[maisumakun]

> char型の配列であれば何らかの終端表現が存在するので出力出来るのは理解できるのですが、なぜint型の配列などを渡しても全体のサイズが分かるのでしょうか。

コンパイラはどの変数がどの型なのかをすべて把握しているので、特に問題なく置き換えが可能です（実行時に得られる情報だけで動く関数とは、全く別世界の話なのです）。そういう意味で、回答に「関数ではない」と書いたのは、単なる揚げ足取りではなく、この質問の本質だと個人的には考えています。

[DDD_ponkey]

関数は実行時に動くんですね。sizeofが演算子であることを聞き違和感を覚えましたが（関数と演算子は何が違うのかと）コンパイル時に処理されるということが理由なんですね。すごくスッキリした上にとても為になりました、回答ありがとうございました。

Answer 2

通常の配列は宣言時に要素数が決まるので、「sizeof 配列名」は定数です。

しかし、可変長配列が使えるコンパイラだと、実行時にバイト数を計算します。

次の例を見てください。

#include <stdio.h>

void f(int n)
{
	int a[n];
	printf("%zu\n", sizeof a);
}

int main(void)
{
	f(10);
	f(16);
}

実行結果

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Comments

[DDD_ponkey]

これはコンパイル時にsizeof aの部分が4*nなどに変換されているからなんでしょうか？実際簡略化したプログラムを書いてアセンブリ言語に直して確認してみたところ該当の処理付近で shl rax,0x2という部分が確認されたので予想は正しそうでした。sizeof演算子は配列がメモリ上に要素数の情報を残さないので（もしくは残さないように）、前処理が必要だから関数ではなく演算子なのですかね。

Answer 3

GCCとか、他のコンパイラなんかでも、コンパイル結果のアセンブラリストを出力するオプションを持っています
ちょっとアセンブラの勉強をするつもりで、簡単な短いコードを書いてアセンブラリストを出してみましょう。
sizeofも、そうやってなにをしてるか、を調べてみるのもよろしいかと思います。

＃って、定数に置き換わるだけだったりしますが

Answer 4

コンパイル時に置き換えています。
C言語では配列のサイズはコンパイル時に決まっています。

なお関数ではなく単項演算子です。

Comments

[DDD_ponkey]

mallocで動的に確保した領域のサイズが取得できないのはそういった理由があるんですね。回答ありがとうございました。