C 語言 sizeof 深度解析：結構體對齊、陣列退化與常見誤區

sizeof 是編譯期單目運算子（非函式），以**位元組**為單位回傳運算元的儲存大小。本文詳細說明操作數類型、優先順序、結構體記憶體對齊規則、陣列退化為指標的陷阱，以及跨平台可移植寫法。

基本語法與結果型別

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
// 結果型別：size_t (unsigned int)，定義於 

❌ 不能用於：函式型別、不完整型別（未知大小陣列、前向宣告的結構/聯集）、void、位元欄位。

各類型 sizeof 規則

結構體記憶體對齊：核心考點

編譯器為了 CPU 存取效率，要求成員位址滿足對齊條件：位址偏移量必須是該型別大小的倍數（或編譯器指定的打包值）。

範例：

struct MyStruct {
    double d; // 8 位元組，偏移 0 (8 的倍數)
    char c;   // 1 位元組，偏移 8 (1 的倍數)
    int i;    // 4 位元組，偏移 9 → 需填充 3 位元組至 12 (4 的倍數)
};            // 結構體大小 = 16 (8 的倍數，最大成員對齊)

VC++ 6.0 / VS 預設對齊值為 8（可用 #pragma pack(n) 改變）。

常見對齊值對照 (32 位系統)

陣列退化為指標：sizeof 失效經典案例

void Func(int arr[10]) {  // 參數實為 int* arr
    printf("%zu\n", sizeof(arr)); // 輸出 4/8 (指標大小)，非 40！
}
int main() {
    int a[10];
    printf("%zu\n", sizeof(a)); // 輸出 40 (完整陣列)
    Func(a);
}

解決：傳遞陣列大小作為額外參數，或使用結構體包裹陣列（struct Arr { int a[10]; }），或 C++ 改用 std::array/std::vector。

sizeof 與運算子優先順序

sizeof 優先級為 2（高於乘除），可參與運算式：

int n = 5 * sizeof(int); // 合法
int x = sizeof int + 1;  // 合法，等同 (sizeof int) + 1

主要用途

1. 動態記憶體配置：malloc(n * sizeof(Struct))、new T[n]。
2. I/O 操作：fread(buf, sizeof(Record), count, fp)。
3. 陣列元素計數：int count = sizeof(arr) / sizeof(arr[0])（僅適用於陣列未退化的作用域）。
4. 結構體序列化/網路傳輸：確認封包大小，注意對齊差異導致跨平台不相容。

可移植建議

• ✅ 所有涉及型別大小的計算**一律使用 sizeof**，勿硬編碼數字。
• ✅ 跨平台資料交換定義 #pragma pack(1) 或使用定寬型別（int32_t、int64_t）並手動序列化。
• ✅ 結構體成員按**大小遞減**排序（大型別在前），可減少填充位元組。
• ✅ 使用 offsetof (stddef.h) 取得成員偏移，驗證對齊預期。