编译时计算数组尺寸

比较为程序员熟知的做法是

#define arrsz(a) (sizeof(a)/sizeof(a[0]))

 

检查下面的代码：

std::vector v(23);

printf("sizeof v is %d\n", arrsz(v));

 

编译和运行都没有报错，但得到了一个错误的结果——3。

因为sizeof(v)是12，sizeof(int)是4。这里sizeof(v)并不是数组全部元素的总的尺寸。

 

在《Unix编程艺术》中，Eric Raymond提出Unix社区中得到广泛认可的一条原则：

Principle of Most Surprise: When you must fail, fail noisily and as soon as possible.

当代码应当失败时，要尽早而且尽可能惹人注意地失败。

而不是像上面我们遇到的例子那样，不声不响地失败，同时隐藏了一个严重的错误。

 

问题有了。解决问题的第一个尝试：

#define arrsz2(a) (sizeof(a)/sizeof(0[a]))

 

0[a]符合C++的语法规范。根据在C++标准（ISO/IEC 14882:2003(E)）的8.3.4小节的第6点，原文是：

Except where it has been declared for a class (13.5.5), the subscript operator [] is interpreted in such a way that E1[E2] is identical to *((E1)+(E2)).  Because of the conversion rules that apply to +, if E1 is anarray and E2 an integer, then E1[E2] refers to the E2-th member of E1.  Therefore, despite its asymmetric appearance, subscripting is a commutative operation.

 

对数组来说，e1[e2]和e2[e1]是等价的，普通数组的下标运算符满足交换律。但是下面的代码编译时就会出错：

std::vector v(23);

printf("sizeof v is %d\n", arrsz2(v));

因为vector模板提供了operator[]，v[0]没问题。但0[v]被解释为0.operator[](v)，这个操作符是未定义的；*(0+v)当然也不是合法的表达式。目标达到了……吗？

 

long longArr[11];

long *p = longArr;

printf("sizeof v is %d\n", arrsz2(p));

 

静默失败的问题再次出现。结果是1。现在的要求是，求数组长度的这个宏，不能默默地接受vector或指针类型后默默输出一个错误的结果。Google的牛人们在Chrome的源码里这样解决的：

 

template

char (&ArraySizeHelper(T (&array)[N]))[N];

 

#define arraysize(array) (sizeof(ArraySizeHelper(array)))

 

这模板是个函数模板。

函数参数是一个引用，这个引用指向一个数组，长度为N，数组元素类型为T。

函数返回一个引用，这个引用也指向一个数组，长度为N，元素类型为char。

对这个长度为N的char数组使用sizeof即得到N。

 

最后的这个宏，如果把指针或vector类型传入，都会引起编译错误。另外注意如果写成

T &array[N]

就不是一个“数组的引用”了，而是一个元素类型为引用的数组（这在C++中是非法的）。

实际上这个做法背后还有一个不小的话题，就是数组形参，《C++必知必会》中有专题讲解。

 

这个话题的原始材料来自：