为什么可以在 C 中声明一个数组而不定义其长度？

Question

在 C 中，您应该定义数组的长度。但是，下面这段代码是有效的：

int arr[] = {10, 20, 30, 40, 50};

为什么这是可接受的语法？

Answer 1

这是一个方便的功能。数组的大小是从初始化器推导出来的，所以你不必拼写它：

int arr[] = {10, 20, 30, 40, 50};

等价于

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

另一个例子（感谢 Eugene Sh.）是字符串初始化器：

char str[] = "asd";

等价于

char str[4] = "asd";

---

要知道的重要一点是，当用作函数参数的类型时，情况会有所不同。以下所有形式：

void foo(int v[])

void foo(int v[1])
void foo(int v[5])
void foo(int v[1000])

它们之间都是等价的，它们被转换成这样：

void foo(int* v)

始终使用后者 (void foo(int* v))，而不是其他的。因为第一种形式让它看起来像你有一个数组类型，但实际上你拥有的是一个指针。这是误导。

Answer 2

为了补充现有答案，引用C11，第 §6.7.9 章，P22

如果一个未知大小的数组被初始化，它的大小由最大的索引决定 具有显式初始值设定项的元素。数组类型在其末尾完成 初始化列表。

因此，数组的大小将由“最大索引元素”决定，或者简单地说，就是初始化列表中存在的元素数量。

Answer 3

这是可以接受的，因为整数的大小（以字节为单位）在编译期间是已知的，因此编译器知道整个列表需要多少空间。

但要理解这个答案，必须深入挖掘并询问为什么在编译期间知道确切的大小如此重要。一般而言：为您的程序定义virtual address space。 其中一部分是存储局部变量的堆栈，并且不能与堆内存（malloc 工作的地方）混淆。堆栈是一个后进先出列表，还包含所有函数调用及其参数。它用于函数的末尾跳回，您来自哪里，并为此存储了一个内存地址。当你在你的函数中时，你放在堆栈上的所有东西都必须被释放，以便获得正确的跳转地址并避免潜在的段错误。

幸运的是，C 会自动为我们进行这种类型的内存管理，并在我们认为“超出范围”时释放我们所有的 automatic variables。为此，我们需要我们压入堆栈的确切大小，这就是编译器需要知道该大小的原因。

要说明编译器如何翻译您的代码并对这些数字进行硬编码，请参见此处：

$ echo "int int_size = sizeof(int); int main(void) { int arr[] = {10, 20, 30, 40, 50}; }" |\ 
    gcc -c -xc -S -o- -masm=intel - 


    .file   ""
    .intel_syntax noprefix
    .text
    .globl  main
    .type   main, @function
# [...] removed int_size here to keep it shorter. its "4" ;)
main:
.LFB0:
    .cfi_startproc
    push    rbp               # < backup rbp / stack base pointer
    .cfi_def_cfa_offset 16
    .cfi_offset 6, -16
    mov rbp, rsp              # < rsp / stack shift pointer = top of the stack
    .cfi_def_cfa_register 6
    sub rsp, 32
    mov rax, QWORD PTR fs:40
    mov QWORD PTR -8[rbp], rax
    xor eax, eax
    mov DWORD PTR -32[rbp], 10  # < 10 is one element from the array
    mov DWORD PTR -28[rbp], 20  # < -28 means relative to the top of the stack
    mov DWORD PTR -24[rbp], 30 
    mov DWORD PTR -20[rbp], 40
    mov DWORD PTR -16[rbp], 50
    mov eax, 0
    mov rdx, QWORD PTR -8[rbp]
    xor rdx, QWORD PTR fs:40
    je  .L3
    call    __stack_chk_fail@PLT
.L3:
    leave
    .cfi_def_cfa 7, 8
    ret
    .cfi_endproc
.LFE0:
    .size   main, .-main
    .ident  "GCC: (GNU) 8.2.1 20181127"
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits