sizeof对超大型假设对象的影响？超SIZE_MAX结构体的编译合规性

测试代码 #

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
struct foo
{
    char b ;
    char a [ SIZE_MAX ] ;
} ;
int main ( void )
{
    const size_t z = sizeof ( struct foo ) ;
    printf("%zu\n", z);
    return 0 ;
}

这段代码定义的struct foo包含一个char成员和一个大小为SIZE_MAX的字符数组，其总大小必然超过SIZE_MAX（结构体至少为第一个char分配1字节，加上数组的SIZE_MAX字节，总大小会溢出size_t的范围）。我们需要明确两个核心问题：各C标准对此类情况的规定是什么？符合标准的编译器是否必须拒绝编译这类代码？

各C标准的相关规定 #

C99及之后的标准（C99、C11、C17） #

C标准没有直接针对**结构体总大小超出SIZE_MAX**的情况做明确条文规定，但从基础定义可推导：

• size_t是无符号整数类型，专门用来表示对象大小，SIZE_MAX是该类型的最大值（定义于<stdint.h>）。
• 标准要求sizeof运算符的结果必须是有效的size_t值（C17 §6.5.3.4p5：sizeof运算符的结果为无符号整数类型，即size_t）。
• 当结构体大小无法用size_t表示时，sizeof(struct foo)无法得到合法结果，这种代码构造属于违反标准隐含要求的情况——标准默认对象大小必须能被size_t容纳。

另外，数组定义的规则显示：数组大小必须是大于等于0的整数常量表达式（C17 §6.7.6.2p1），SIZE_MAX本身是合法的常量表达式，但当它导致结构体总大小溢出size_t时，就属于编译器无法合法处理的无效构造。

C89标准 #

C89中没有标准化的size_t定义，但同样存在类似逻辑：对象大小必须能被编译器的内置大小类型容纳，超出范围的对象定义属于无效代码，编译器有权拒绝处理。

编译器的实际行为 #

以你使用的GCC 5.4.0（遵循C11）为例，编译器在编译阶段就检测到数组a的大小导致结构体总大小超出size_t范围，直接报错：

$ gcc --version | head -1
gcc (Ubuntu 5.4.0-6ubuntu1~16.04.12) 5.4.0 20160609
$ gcc -c -Wall  -o /dev/null  oversize.c
oversize.c:6:10: error: sizeof array `a` is too large
   char a [ SIZE_MAX ] ;
        ^

这种行为完全合理：编译器无法生成符合标准的代码（既无法计算有效的sizeof结果，也无法为该结构体分配内存），因此拒绝编译是符合标准的处理方式。不过标准并没有强制要求编译器必须报错——理论上编译器可选择忽略溢出，但这种处理会直接导致未定义行为，实际中几乎没有编译器会这么做。

结论 #

• 所有C标准都隐含要求对象（包括结构体）的大小必须能被size_t类型容纳，否则属于无效代码构造。
• 符合标准的编译器可以选择拒绝编译这类代码，这是合理且常见的行为，但标准未强制要求必须报错（不报错会引发未定义行为）。
• 你使用的GCC报错是预期行为，因为它检测到了无法合法处理的过大对象定义。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ana Nimbus