自定义的带陷阱表示的无符号短整型的大小是多少？

Question

以下C标准的所有章节号都来自这个特定的C11草案版本

段。 C11 第 3.19.4 节第 1 条规定：

陷阱表示

不需要表示对象类型值的对象表示

段。 C11 第 6.2.6.2 节第 1 条规定：

对于unsigned char以外的无符号整数类型，对象的位 表示应分为两组：值位和填充位（需要 不是后者中的任何一个）。 ...

段。 C11 第 6.5.3.4 节第 2 条规定：

sizeof 运算符产生其操作数的大小（以字节为单位），这可能是一个 表达式或类型的括号名称。大小由类型决定 操作数

假设，假设我设计了一个 CPU 架构（浪费地）使用三个字节（24 位）来存储

unsigned short

。这个浪费

unsigned short

的范围还是[0, 65535]。它的最后两个字节是一个普通的

uint16_t

，第一个字节是为所有可能的陷阱表示保留的。

为了简单起见，假设

unsigned short

只有在第一个字节是

0000 0000

时才有效；如果第一个字节不是

unsigned short

.

，则 

0000 0000

未初始化（因此是陷阱表示）

问题是，对于我浪费的一个变量

unsigned short

：

unsigned short a = 123;

sizeof

的预期结果是什么？：

sizeof a;

更重要的是，应该使用C标准的哪一部分的哪一段来支持预期的结果？

编辑1： 所有对

uint16_t

的引用都更改为

unsigned short

，因为一些用户指出

uint16_t

不能有填充位。

Answer 1

C标准对此有明确规定；问题中唯一不清楚的地方，特别是它是使用 C 标准意义上的“字节”（至少八位的单位，用作 C 对象模型的构建块）还是八位意义上的“字节” .

C标准说除了位域之外的所有对象都是由字节组成的，一个

char

就是一个字节，而且至少要有八位。如果一个字节是八位，那么一个 24 位对象的大小必须是三个字节。如果一个字节可以大于八位，则允许 24 位对象的可能性是 12 位和 24 位，使得 24 位对象的大小分别为两个字节和一个字节。

Answer 2

byte的C语言定义，C17 3.6:

字节
大到足以容纳基本字符的任何成员的数据存储的可寻址单元 一套执行环境

一个字节有多少位，C没有定义，只是必须至少8. C17 5.2.4.2.1：

• 不是位域的最小对象的位数（字节）
  

  CHAR_BIT   8

sizeof

保证返回操作数使用的字节数，所以如果您的

unsigned short

是 3 个字节，它将返回 3。 C17 6.5.3.4

sizeof

运算符产生其操作数的大小（以字节为单位）

因此

sizeof

的预期结果是 3。该数据类型中的位数将为

3 * CHAR_BIT

。

sizeof

返回对象大小，它可能大于对象的一部分的值，如使用填充的任何

struct

所见。

值得注意的是，类型的整数值范围不一定对应于字节大小。只要看看任何带符号的类型，取值范围（至少）比该类型使用的总位数少 1 位。

Answer 3

sizeof 运算符的结果不依赖于存储在对象中的值。

正如你自己写的

sizeof 运算符产生其操作数的大小（以字节为单位），这 可以是表达式或带括号的类型名称。大小是 由操作数的类型决定

所以根据你的描述

假设，假设我设计了一个 CPU 架构 （浪费）使用三个字节

sizeof 运算符将返回 3，尽管类型名称会使用户感到困惑。

更真实的情况是结构。它们的数据成员之间可以有许多填充，并且考虑这些填充以确定必须为结构类型的对象分配多少内存。例如，结构类型的数据成员可以是

uint16_t

。因此，为了确定结构的大小，编译器需要知道其数据成员实际占用了多少内存。

还要考虑指针运算。如果你有一个像

这样的数组

uint16_t a[2];

那么表达式

a + 1

必须指向数组的第二个元素。表达式的计算方式类似于

( char * )a + sizeof( uint16_t )

。如果

sizeof( uint16_t )

不等于3，你会得到一个不正确的值。