最近寫程序的時候，突然想到了這個問題：在C++中數組的長度有限制嗎？我覺得肯定是有的，但限制是多少呢？經過了好長時間，我才勉強總結了一個答案。
宏觀上的限制因素
首先，如果要確定一個數組的最大長度，我們需要知道它的數據類型，因此，數組的數據類型是其中一個限制因素。因爲不同數據類型的元素大小不同。很顯然（我們假設
int爲4字節，char爲1字節），數據類型爲char的數組的最大長度是類型爲int的數組的4倍。另外，我們不難想到，大小(size)的數據類型，也就是數組下標的數據類型，其實也是一個限制因素。在C/C++中，數組下標的類型是
std::size_t，因此數組的大小首先不能超過size_t所能表示的大小。這個數據類型是在庫文件stdio.h中通過typedef聲明的，對於32位程序它被定義爲unsighed int，對於64位程序定義爲unsigned long。前者能表示的最大大小爲2^32-1，後者爲2^64-1。然後，我又想到了物理內存的大小。這一點不用細說，因爲程序運行時一旦超過物理內存的大小，這個程序就會立刻崩潰。
微觀上的限制因素
上面幾點都是比較籠統的限制，我們換一個高大上的表達——宏觀上的限制因素。下面，我們介紹幾個微觀上的限制因素。
大家應該都知道，數組的分配方式大概有兩種方式：靜態分配和動態分配。再具體點兒的話，根據數組聲明的位置，我們可以將數組分爲局部數組和全局數組。這樣討論的話，就複雜了，我們暫時可以將數組分爲四類（只是筆者本人這樣劃分，不知道官方是否有這樣的分類）：靜態分配的局部數組、動態分配的局部數組、靜態分配的全局數組、動態分配的全局數組。
- 第一種數組分配時，使用的是棧上的空間，因此靜態分配得到的局部數組的大小受限於棧的大小。具體來說是數組所在函數棧幀的大小，當然棧幀的大小肯定不能超過棧的大小。如果你對編譯器的使用比較熟悉或者你閱讀過編譯器文檔的話，你應該知道如何調整棧幀的大小限制。在WINDOWS下，棧的大小是2M（也有的說是1M，總之是一個編譯時就確定的常數），如果申請的空間超過棧的剩餘空間時，將會提示溢出。
- 對於第二種數組和第四種數組，我覺得應該劃分爲一類。本質上它們都是在堆上分配空間，因此它們的大小受限於堆的大小。堆是不連續的內存區域，堆的大小受限於計算機系統中有效的虛擬內存，因此堆的大小一般都比較大。
- 至於第三種數組，我們知道它是在靜態存儲區分配內存空間，因此大小自然受限於靜態存儲區的大小，也叫做BSS（Block Started by Symbol）,在彙編語言中，我麼也稱之爲數據段。目前我還不太清楚靜態存儲區的大小限制，我在我的電腦(Core i3-3110M, 內存8GB)上做過實驗發現我所能分配的最大大小大約爲剩餘內存的1/2。網上有這樣說的：“你的常量有多大就多大”，但是還有待考證。
Note:關於棧幀的概念可以參考《深入理解計算機系統》這本書，或者其他關於計算機體系結構的資料。
參考資料
- stackoverflow.com:Is there a max array length limit in C++?
- cppblog.com:靜態存儲區的大小
- 《深入理解計算機系統》第三版，機械工業出版社
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