为何将size_t变量赋值给off_t会触发符号转换错误？

环境信息 #

我使用的GCC版本如下：

$ gcc --version
gcc (Ubuntu 7.5.0-3ubuntu1~18.04) 7.5.0

问题代码 #

考虑以下使用-Werror=sign-conversion编译的简单代码片段：

#include <stddef.h>
#include <sys/types.h>

int main(void){
    size_t sz = sizeof(long);
    off_t off_1 = sz; // 错误：从'size_t'（别名'long unsigned int'）转换为'off_t'（别名'long int'）可能改变结果符号
    off_t off_2 = sizeof(long); // 编译正常
    return 0;
}

标准依据 #

根据N2596/6.5.3.4 sizeof和_Alignof运算符：

两个运算符的结果值由实现定义，其类型（无符号整数类型）为size_t，定义于<stddef.h>（及其他头文件）。

问题分析 #

核心原因是GCC对编译期常量表达式和变量的转换检查逻辑不同：

• 对于sizeof(long)：它是编译期可确定的常量表达式，GCC能直接计算出具体数值（在你的系统中，这个值远小于off_t（long int）的正数最大值）。编译器可以明确判断该值转换为有符号类型不会出现符号变化，因此不会触发-Wsign-conversion警告（也就不会因为-Werror升级为错误）。
• 对于变量sz：尽管它被初始化为sizeof(long)，但默认优化级别下，GCC不会将其视为常量。此时编译器只能基于类型进行检查：size_t是无符号类型，off_t是有符号类型，理论上存在无符号值超出有符号类型取值范围的可能（比如size_t的最大值转换为long int会变成负数），因此编译器会触发符号转换错误。

简单来说，编译器对常量可以做精准的数值范围校验，对变量只能做类型层面的安全预判。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Some Name