C 語言 sizeof 深度解析：關鍵字而非函數的編譯期特性

sizeof 是函數還是關鍵字？

乍看 sizeof(int)、sizeof(x) 總帶括號，極易誤認為函數呼叫。實則 sizeof 是 C 語言 32 個關鍵字之一，在編譯期由編譯器根據型別直接計算位元組大小，不產生任何執行期指令。

括號的規則與陷阱

• 變數/表達式：可省略括號，如 sizeof x、sizeof arr[999999]。
• 型別名稱：必須加括號，如 sizeof(int)，否則編譯錯誤 expected primary-expression before "int"。
• 建議統一加括號，提升可讀性並避免誤解。

編譯期計算的鐵證

int arr[10];
printf("%zu\n", sizeof arr[999999999]);  // 輸出 4，不會存取越界記憶體
printf("%zu\n", sizeof(printf("hactrox"))); // 輸出 4，"hactrox" 並未被列印

第一例證明 sizeof 僅依據 arr[索引] 的型別（int）決定大小，完全不評估索引運算式。
第二例證明 sizeof 不會實際呼叫函數，而是直接取函數回傳型別（printf 回傳 int）的大小。

經典陷阱：有號與無號比較

#define SIZE_OF_ARRAY (sizeof(array) / sizeof(array[0]))
int array[] = {1,2,3,4,5};
for (int d = -1; d < (SIZE_OF_ARRAY - 1); d++)  // 無限迴圈！
    printf("%d\n", array[d+1]);

sizeof 回傳 size_t（無號），d 為 int（有號）。比較時 d 隱式轉為無號，-1 變成巨大正數，導致條件永真。
解法：將索引改為 size_t，或在比較前強制轉型 (int)SIZE_OF_ARRAY。

快速取得整型最大值

printf("Max unsigned int: %u\n", ~(unsigned int)0);
printf("Max signed int:   %d\n", ~(unsigned int)0 >> 1);

利用位元補數特性，無需查閱 limits.h 即可獲得極值。

總結

1. sizeof 是關鍵字，編譯期決議，零執行期開銷。
2. 型別必加括號，變數可不加；統一加括號最保險。
3. 回傳 size_t，參與比較/運算時注意有號/無號隱式轉換。
4. 善用 sizeof 計算陣列元素個數、結構體大小，避免硬編碼魔術數字。