带陷阱表示的自定义unsigned short类型的sizeof值及标准依据

引用的C11标准条款 #

所有条款编号均来自C11草案版本：

• 3.19.4 第1段：

  陷阱表示（trap representation）
  无需表示对象类型值的对象表示

• 6.2.6.2 第1段：

  对于unsigned char之外的无符号整数类型，对象表示的位应分为两组：值位和填充位（后者可以不存在）。...

• 6.5.3.4 第2段：

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

场景设定 #

假设有一款自定义CPU架构，采用3字节（24位）存储unsigned short类型：

• 该类型取值范围仍为[0, 65535]，最后两个字节是常规的unsigned short值位；
• 第一个字节用作陷阱表示：当该字节为0000 0000时，变量为有效状态；字节非零时，变量属于未初始化的陷阱表示。

问题 #

对于以下变量定义：

unsigned short a = 123;

sizeof a;的预期结果是什么？应引用哪条C标准条款作为依据？

解答 #

sizeof a;的预期结果是3。

核心依据是C11标准的6.5.3.4 第2段：sizeof的结果由操作数的类型决定。在该架构中，unsigned short类型被定义为占用3字节的存储空间，因此sizeof会返回该类型对应的字节数3。

补充说明：根据6.2.6.2条款，无符号整数类型（除unsigned char外）允许存在填充位，这里的第一个字节属于填充位结合陷阱表示的设计，而sizeof计算的是整个对象的完整存储大小，包含填充位所在的字节，因此结果为3字节。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者D.J. Elkind