拒绝指针的数组大小的宏

Linux 内核使用一个很好的 ARRAY_SIZE 实现来处理这个问题：

#define ARRAY_SIZE(arr) (sizeof(arr) / sizeof((arr)[0]) + __must_be_array(arr))

和

#define __must_be_array(a) BUILD_BUG_ON_ZERO(__same_type((a), &(a)[0]))

和

#define __same_type(a, b) __builtin_types_compatible_p(typeof(a), typeof(b))

当然，这仅在 GNU C 中是可移植的，因为它使用了两个内在函数：typeof 运算符和 __builtin_types_compatible_p 函数。它还使用他们的“著名”BUILD_BUG_ON_ZERO 宏，该宏仅在 GNU C 中有效。

假设编译时评估要求（这是我们想要的），我不知道这个宏的任何可移植实现。

“半便携式”实现（并且不会涵盖所有情况）是：

#define ARRAY_SIZE(arr)  \
    (sizeof(arr) / sizeof((arr)[0]) + STATIC_EXP(IS_ARRAY(arr)))

和

#define IS_ARRAY(arr)  ((void*)&(arr) == &(arr)[0])
#define STATIC_EXP(e)  \
    (0 * sizeof (struct { int ARRAY_SIZE_FAILED:(2 * (e) - 1);}))

对于 gcc，如果参数是 -std=c99 -Wall 中的数组，则不会发出警告，但 -pedantic 会发出警告。原因是 IS_ARRAY 表达式不是整数常量表达式（整数常量表达式中不允许转换为指针类型和下标运算符）并且 STATIC_EXP 中的位域宽度需要整数常量表达式。

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当 arr 是指针时，此版本的 ARRAYSIZE() 返回 0，当它是纯数组时返回大小

#include <stdio.h>

#define IS_INDEXABLE(arg) (sizeof(arg[0]))
#define IS_ARRAY(arg) (IS_INDEXABLE(arg) && (((void *) &arg) == ((void *) arg)))
#define ARRAYSIZE(arr) (IS_ARRAY(arr) ? (sizeof(arr) / sizeof(arr[0])) : 0)

int main(void)
{
    int a[5];
    int *b = a;
    int n = 10;
    int c[n]; /* a VLA */

    printf("%zu\n", ARRAYSIZE(a));
    printf("%zu\n", ARRAYSIZE(b));
    printf("%zu\n", ARRAYSIZE(c));
    return 0;
}

输出：

5
0
10

正如 Ben Jackson 所指出的，您可以强制执行运行时异常（除以 0）

#define IS_INDEXABLE(arg) (sizeof(arg[0]))
#define IS_ARRAY(arg) (IS_INDEXABLE(arg) && (((void *) &arg) == ((void *) arg)))
#define ARRAYSIZE(arr) (sizeof(arr) / (IS_ARRAY(arr) ? sizeof(arr[0]) : 0))

遗憾的是，您不能强制出现编译时错误（必须在运行时比较 arg 的地址）

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使用 C11，我们可以使用 _Generic 区分数组和指针，但我只找到了一种方法来做到这一点，如果您提供元素类型：

#define ARRAY_SIZE(A, T) \
    _Generic(&(A), \
            T **: (void)0, \
            default: _Generic(&(A)[0], T *: sizeof(A) / sizeof((A)[0])))


int a[2];
printf("%zu\n", ARRAY_SIZE(a, int));

宏检查： 1) 指向 A 的指针不是指向指针的指针。 2) 指向元素的指针是指向 T 的指针。它评估为 (void)0 并使用指针静态失败。

这是一个不完美的答案，但也许读者可以改进它并摆脱该类型参数！

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使用 typeof 而不是类型参数修改 bluss 的答案：

#define ARRAY_SIZE(A) \
    _Generic(&(A), \
    typeof((A)[0]) **: (void)0, \
    default: sizeof(A) / sizeof((A)[0]))

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这是使用名为 statement expressions 的 GNU 扩展的一种可能解决方案：

#define ARRAYSIZE(arr) \
    ({typedef char ARRAYSIZE_CANT_BE_USED_ON_POINTERS[sizeof(arr) == sizeof(void*) ? -1 : 1]; \
     sizeof(arr) / sizeof((arr)[0]);})

这使用 static assertion 来断言 sizeof(arr) != sizeof(void*)。这有一个明显的限制——你不能在大小恰好是一个指针的数组上使用这个宏（例如，指针/整数的长度为 1 的数组，或者 32 位上的长度为 4 的字节数组）平台）。但是这些特殊情况可以很容易地解决。

此解决方案不可移植到不支持此 GNU 扩展的平台。在这些情况下，我建议只使用标准宏，而不必担心意外传入指向宏的指针。

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这是另一个依赖于 gcc typeof extension 的方法：

#define ARRAYSIZE(arr) ({typeof (arr) arr ## _is_a_pointer __attribute__((unused)) = {}; \
                         sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);})

这是通过尝试设置一个相同的对象并使用数组指定的初始化程序对其进行初始化来工作的。如果传递了一个数组，那么编译器就会很高兴。如果指针被传递，编译器会抱怨：

arraysize.c: In function 'main':
arraysize.c:11: error: array index in non-array initializer
arraysize.c:11: error: (near initialization for 'p_is_a_pointer')

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我个人最喜欢的，尝试过 gcc 4.6.3 和 4.9.2：

#define STR_(tokens) # tokens

#define ARRAY_SIZE(array) \
    ({ \
        _Static_assert \
        ( \
            ! __builtin_types_compatible_p(typeof(array), typeof(& array[0])), \
            "ARRAY_SIZE: " STR_(array) " [expanded from: " # array "] is not an array" \
        ); \
        sizeof(array) / sizeof((array)[0]); \
    })

/*
 * example
 */

#define not_an_array ((char const *) "not an array")

int main () {
    return ARRAY_SIZE(not_an_array);
}

编译器打印

x.c:16:12: error: static assertion failed: "ARRAY_SIZE: ((char const *) \"not an array\") [expanded from: not_an_array] is not an array"

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该系列的另一个例子。

#define LENGTHOF(X) ({ \
    const size_t length = (sizeof X / (sizeof X[0] ?: 1)); \
    typeof(X[0]) (*should_be_an_array)[length] = &X; \
    length; })

优点：

它适用于普通数组、可变长度数组、多维数组、零大小结构的数组 如果您传递任何指针、结构或联合，它会生成编译错误（而不是警告）它不依赖于 C11 的任何特性 它为您提供了非常可读错误

缺点：

它依赖于一些 gcc 扩展：Typeof、Statement Exprs 和（如果你喜欢的话）条件它依赖于 C99 VLA 特性

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太糟糕了，是的，但这很有效，而且它是便携的。

#define ARRAYSIZE(arr) ((sizeof(arr) != sizeof(&arr[0])) ? \
                       (sizeof(arr)/sizeof(*arr)) : \
                       -1+0*fprintf(stderr, "\n\n** pointer in ARRAYSIZE at line %d !! **\n\n", __LINE__))

这不会在编译时检测到任何内容，但会在 stderr 中打印出一条错误消息，如果它是一个指针 或 如果数组长度为 1，则返回 -1。

==> DEMO <==

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