C++でsizeof()が演算子として実装されている理由とは？

実は、sizeofはC++における本来の意味での演算子ではありません。それは、引数のサイズに等しい値を挿入するための特殊な構文にすぎません。sizeofは実行時のサポートを必要とせず、プログラムの実行中に何らかの処理を行うこともありません。

さらに、sizeofはオーバーロードすることもできません。その理由は、配列内のポインタをインクリメントするといった組み込みの基本操作が、暗黙的にsizeofの結果に依存しているためです。もしsizeofをオーバーロードできてしまうと、これらの言語の根幹に関わる動作の一貫性が損なわれてしまいます。

C標準におけるsizeofの扱い

C言語の標準規格では、sizeofは演算子（operator）として実装されることが定められています。そして、ほとんどのコンパイラでは、sizeofの値はコンパイルの時点で、それに等しい定数へと置き換えられます。つまり、sizeofは実行時に計算されるのではなく、コンパイル時に確定する仕組みになっているのです。

サンプルコード

以下のコードは、各データ型のサイズをsizeofを使って表示する例です。

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    cout << "Size of char : " << sizeof(char) << endl;
    cout << "Size of int : " << sizeof(int) << endl;
    cout << "Size of short int : " << sizeof(short int) << endl;
    cout << "Size of long int : " << sizeof(long int) << endl;
    cout << "Size of float : " << sizeof(float) << endl;
    cout << "Size of double : " << sizeof(double) << endl;
    cout << "Size of wchar_t : " << sizeof(wchar_t) << endl;
    return 0;
}

出力結果

このプログラムを実行すると、以下のような出力が得られます。

Size of char : 1
Size of int : 4
Size of short int : 2
Size of long int : 4
Size of float : 4
Size of double : 8
Size of wchar_t : 4

なお、これらのサイズはあくまで一般的な環境での一例です。C++の仕様上、各型の正確なサイズは処理系（コンパイラやプラットフォーム）によって異なる場合があります。たとえばlong intは64ビット環境では8バイトになることもあります。移植性の高いコードを書く際には、この点に注意しておくとよいでしょう。