C 語言 sizeof 運算子深度解析：用法、陷阱與最佳實踐

sizeof 是 C 語言的單目運算子 (非函式)，在 編譯期 計算運算元的位元組大小，回傳型別為 size_t (無號整數)。正確理解 sizeof 對記憶體管理、結構體對齊、跨平台移植至關重要。

語法形式

sizeof(type)        // 型別需加括號
sizeof expression   // 運算式可不加括號
sizeof variable     // 變數可不加括號

注意：sizeof int 是錯誤的，必須寫 sizeof(int)。

核心規則與常見型別大小

關鍵陷阱：陣列退化

void func(int arr[10]) {
    // 這裡 arr 是指標，非陣列！
    printf("%zu\n", sizeof(arr)); // 輸出 8 (指標大小)，非 40
}

解決：傳遞陣列大小作為額外參數，或使用結構體包裹陣列。

結構體對齊實戰

struct A { char c; int i; };      // 大小 8 (c+3填充+i)
struct B { int i; char c; };      // 大小 8 (i+c+3填充)
struct C { char c; double d; };   // 大小 16 (c+7填充+d)

原則：成員偏移量為其大小倍數；結構體總大小為最大成員大小倍數。可用 #pragma pack(n) 或屬性 `__attribute__((packed))` 壓縮對齊。

實用技巧

• 計算陣列元素數：sizeof(arr) / sizeof(arr[0])
• 動態記憶體分配：malloc(n * sizeof(*ptr)) — 變更型別時無需修改 sizeof 參數。
• 編譯期常數：可用於陣列宣告 char buf[sizeof(struct Header)];
• 避免硬編碼：永遠用 sizeof 取代魔術數字，增強可移植性。

C99 新特性：可變長度陣列 (VLA)

int n = 10;
int arr[n];              // 合法
printf("%zu\n", sizeof(arr)); // 執行期計算，輸出 40

注意：VLA 不可為 static/extern，大小受限於堆疊空間，現代 C 標準 (C11) 將其列為可選特性，建議謹慎使用。