C言語で独自のsizeofを実装する方法を解説

C言語のsizeof演算子は、変数やデータ型が占めるバイト数を取得するために使われます。実は、この仕組みはポインタ演算の性質を利用すれば、マクロを使って自分でも再現することができます。この記事では、独自のmy_sizeofマクロを実装する方法を詳しく解説します。

基本的な考え方

まず、変数xのアドレスを&xで取得することを考えてみましょう。ここで&x + 1とすると、ポインタは「1つ先」に進みますが、その進み幅はデータ型によって異なります。

• 1バイトだけ進む → char型
• 4バイト進む → int型やfloat型
• 8バイト進む → double型など

つまり、(&x + 1)と&xの差（アドレスの差分）を計算すれば、変数xのサイズを求めることができるのです。

なぜマクロとchar型キャストを使うのか

この実装では、関数ではなくマクロを使用します。理由は、関数の場合は引数のデータ型を事前に定義する必要がありますが、マクロなら任意の型の変数に対して展開できるためです。

また、アドレスを(char *)にキャストしている点も重要です。char型は常に1バイトであるため、char *同士の差分を取ることで、「その領域に何個の1バイト単位が収まるか」、すなわち正確なバイト数を得ることができます。

実装例

以下のコードは、独自のmy_sizeofマクロを定義し、int・char・double型の変数サイズを出力する例です。

#include <stdio.h>
#define my_sizeof(type) (char *)(&type+1)-(char*)(&type)
main(void) {
    int x = 10;
    char y = 'f';
    double z = 254748.23;
    printf("size of x: %d\n", my_sizeof(x));
    printf("size of y: %d\n", my_sizeof(y));
    printf("size of z: %d\n", my_sizeof(z));
}

実行結果

size of x: 4
size of y: 1
size of z: 8

コードのポイントまとめ

• (&type+1) - (&type)：隣接するメモリ位置の差分からサイズを算出します。
• (char *)へのキャスト：charは1バイトなので、差分がそのままバイト数になります。
• マクロ定義により、どんなデータ型の変数にも対応できます。

このように、ポインタ演算の仕組みを理解すれば、標準ライブラリに頼らずともsizeofと同等の機能を自作できます。C言語におけるメモリとポインタの理解を深める良い練習題材と言えるでしょう。