C 語言 sizeof 運算子完整指南：編譯期計算、型別大小、陣列指標陷阱與對齊規則

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sizeof：編譯期計算型別/物件記憶體佔用位元組數

`sizeof` 是 C/C++ **單目運算子** (非函數)，在**編譯期** 計算運算元佔用的儲存大小 (位元組數)，結果型別為 `size_t` (無號整數)。掌握其規則對正確配置記憶體、序列化、跨平台開發至關重要。

基本語法與使用形式


// 1. 型別運算元：必須加括號
sizeof(int)
sizeof(struct MyStruct)

// 2. 運算式/變數運算元：括號可選
sizeof variable
sizeof (expression)
sizeof arr[10]  // 不會評估運算式，僅推導型別

核心規則與結果對照表

運算元類別	結果說明	典型值 (x86-64 Linux/GCC)
基本型別	該型別物件大小	char=1, short=2, int=4, long=8, float=4, double=8, long double=16
指標型別	指標本身大小 (位址寬度)	32位=4, 64位=8 (與指向型別無關)
陣列型別	整個陣列總位元組數	`int a[10]` → 40
結構體/類別	含填充位元組的總大小	依對齊規則計算
聯合體	最大成員大小 (含對齊)	`union {int i; char c[10];}` → 12 (對齊到 4)
空類別 (C++)	至少 1 (確保不同物件有不同位址)	1
函數型別	非法 (編譯錯誤)	-
不完整型別	非法 (如 `extern int arr[]; sizeof(arr)`)	-
位元欄位	非法	-

九大關鍵注意點

結果型別：`size_t` (通常 `unsigned long` 或 `unsigned long long`)，格式化列印用 `%zu` (C99)
編譯期常數：可用於陣列維度宣告 `int buf[sizeof(struct Header)];`
不評估運算式：`sizeof(func())` 不呼叫 `func`，僅推導回傳型別大小
陣列不退化：`sizeof(arr)` 回傳整個陣列大小，**唯有** 作為函數參數時退化為指標
結構體對齊：編譯器插入填充位元組滿足對齊需求，`#pragma pack(n)` 可調整
靜態成員不計入：C++ 類別 `static` 資料成員不屬於物件大小
動態陣列：`int *p = malloc(n*sizeof(int)); sizeof(p)` 回傳指標大小，**非**配置大小
字串字面常數：`sizeof("abc")` = 4 (含結束符 `\0`)，`strlen("abc")` = 3
VLA (C99 可變長度陣列)：`sizeof` 在**執行期** 計算 (唯一例外)

經典陷阱與對比


int a[50];
int *p = malloc(50 * sizeof(int));

sizeof(a)  // 200 (50 * 4) - 陣列總大小
sizeof(p)  // 8 (64位系統指標大小) - 僅指標大小！

// 函數參數退化
void func(int arr[50]) {  // 實際為 int *arr
    sizeof(arr);  // 8 (指標大小)，非 200！
}

// 正確傳遞大小
void func2(int *arr, size_t n) { ... }
func2(a, sizeof(a)/sizeof(a[0]));  // 傳入元素個數

結構體對齊實例


#pragma pack(4)  // 設定最大對齊 4 位元組
struct ALIGN_DEMO {
    char c;       // offset 0, size 1
    // 3 bytes padding
    int i;        // offset 4, size 4
    double d;     // offset 8, size 8 (但 pack(4) 強制對齊到 4，實際 offset 8)
    short s;      // offset 16, size 2
    // 2 bytes padding (結構體大小須為最大對齊倍數)
};                // 總大小 20 (pack(4)) 或 24 (預設 8 位元組對齊)
#pragma pack()   // 恢復預設