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揭秘C语言的心脏:深入探索指针与数组的奥秘

转载 作者:来者不拒 更新时间:2024-02-02 09:47:59 25 4
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所属专栏:C语言学习 贝蒂的主页:Betty‘s blog 。


1. strlen()和sizeof的区别

名称 区别
sizeof 1. sizeof是操作符
2. sizeof计算操作数所占内存的⼤⼩,单位是字节
3. 不关注内存中存放什么数据
strlen 1. strlen是库函数,使⽤需要包含头⽂件 string.h
2. srtlen是求字符串⻓度的,统计的是 '\0' 之前字符的隔个数
3. 关注内存中是否有'\0' ,如果没有'\0',就会持续往后找,可能会越界

2. 数组名的理解

  1. sizeof(数组名),数组名单独放在括号里,这⾥的数组名表⽰整个数组,计算的是整个数组的⼤⼩。
  2. &数组名,这⾥的数组名表⽰整个数组,取出的是整个数组的地址。
  3. 除此之外所有的数组名都表⽰⾸元素的地址。

3. 一维数组

3.1 题目

int main()
{
	//输出结果?
	int a[] = { 1,2,3,4 };
	printf("%d\n", sizeof(a));
	printf("%d\n", sizeof(a + 0));
	printf("%d\n", sizeof(*a));
	printf("%d\n", sizeof(a + 1));
	printf("%d\n", sizeof(a[1]));
	printf("%d\n", sizeof(&a));
	printf("%d\n", sizeof(*&a));
	printf("%d\n", sizeof(&a + 1));
	printf("%d\n", sizeof(&a[0]));
	printf("%d\n", sizeof(&a[0] + 1));
	return  0;
}

3.2 输出结果

  • 该环境为VS2022,×64环境。后续也会在该环境下实验

3.3 解析

  1. sizeof(a),这⾥的a是数组名表⽰整个数组,计算整个数组的大小,数组每个元素是整型,一共有四个元素。所以4*4=16
  2. a+0是个表达式,这时a就是数组首元素地址,a+0仍是首元素地址,地址在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  3. a是数组首元素地址,对a解引用得到1,1是整型,所以大小为4
  4. a是数组首元素地址,a+1是第二个元素的地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  5. a[1]是数组第二个元素2,是一个整型,大小为4
  6. &a是对数组名取地址,代表整个数组的地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  7. &a的&和*相互抵消,相当于sizof(a),也就是第一步,大小为16
  8. &a+1指的是以整个数组的地址为单位,跳过整个数组之后的地址,仍是地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  9. &a[0]就是数组首元素的地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  10. &a[0]+1就是第二个元素地址,与a+1等价,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8

4. 字符数组

4.1 题目一

int main()
{
	//输出结果?
	char arr[] = { 'a','b','c','d','e','f' };
	printf("%d\n", sizeof(arr));
	printf("%d\n", sizeof(arr + 0));
	printf("%d\n", sizeof(*arr));
	printf("%d\n", sizeof(arr[1]));
	printf("%d\n", sizeof(&arr));
	printf("%d\n", sizeof(&arr + 1));
	printf("%d\n", sizeof(&arr[0] + 1));
	return 0;
}

(1) 输出结果

(2) 解析

  1. sizeof(arr),这⾥的arr是数组名表⽰整个数组,计算整个数组的大小,数组每个元素是字符型,一共6个元素,1*6=6
  2. a+0是个表达式,这时a就是数组首元素地址,a+0仍是首元素地址,地址在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  3. arr是数组首元素地址,对arr解引用得到a,a是字符型,所以大小为1
  4. arr[1]是数组第二个元素b,大小为1
  5. &arr是对数组名取地址,代表整个数组的地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  6. &arr+1指的是以整个数组的地址为单位,跳过整个数组之后的地址,仍是地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  7. &arr[0]+1就是第二个元素地址,与arr+1等价,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8

4.2 题目二

int main()
{
	//输出结果?
	char arr[] = { 'a','b','c','d','e','f' };
	printf("%d\n", strlen(arr));
	printf("%d\n", strlen(arr + 0));
	printf("%d\n", strlen(&arr));
	printf("%d\n", strlen(&arr + 1));
	printf("%d\n", strlen(&arr[0] + 1));
         printf("%d\n", strlen(*arr));
	printf("%d\n", strlen(arr[1]));
	return 0;
}

(1) 输出结果

(2) 解析

  1. strlen是以'\0'为标志的,如果数组里没有,会继续往内存中寻找,直到找到'\0',所以是个随机值
  2. arr+0也是首元素地址,与1同理,所以也是随机值
  3. &arr是对数组名取地址,代表整个数组的地址,为了存储方便也会以数组首元素的地址表示,所以和1.2值相同,也是个随机值
  4. &arr+1指的是以整个数组的地址为单位,跳过整个数组之后的地址,不知道'\0'在哪,所以也是随机值
  5. &arr[0]+1就是第二个元素地址,一直找到内存中的\0',是个随机值且会比1的长度少一
  6. strlen的参数要传地址进去,否则就会出错
  7. strlen的参数要传地址进去,否则就会出错

4.3 题目三

int main()
{
	//输出结果?
	char arr[] = "abcdef";
	printf("%d\n", sizeof(arr));
	printf("%d\n", sizeof(arr + 0));
	printf("%d\n", sizeof(*arr));
	printf("%d\n", sizeof(arr[1]));
	printf("%d\n", sizeof(&arr));
	printf("%d\n", sizeof(&arr + 1));
	printf("%d\n", sizeof(&arr[0] + 1));
	return 0;
}

(1) 输出结果

(2) 解析

  1. sizeof(arr),计算整个数组的大小,字符串默认的结束标志为'\0',所以数组一共有7个元素,每个元素都是字符型,1*7=7
  2. arr+0是个表达式,这时arr数组首元素地址,arr+0仍是首元素地址,地址在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  3. arr是数组首元素的地址,对其解引用等到第一个元素a,a为字符型,大小为1
  4. arr[1]是数组第二个元素b,大小也为1
  5. &arr是对数组名取地址,代表整个数组的地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  6. &arr+1指的是以整个数组的地址为单位,跳过整个数组之后的地址,仍是地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  7. &arr[0]+1就是第二个元素地址,与arr+1等价,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8

4.4 题目四

int main()
{
	//输出结果?
	char arr[] = "abcdef";
	printf("%d\n", strlen(arr));
	printf("%d\n", strlen(arr + 0));
	printf("%d\n", strlen(&arr));
	printf("%d\n", strlen(&arr + 1));
	printf("%d\n", strlen(&arr[0] + 1));
	printf("%d\n", strlen(*arr));
	printf("%d\n", strlen(arr[1]));
	return 0;
}

(1) 输出结果

(2) 解析

  1. strlen是以'\0'为标志的,字符串默认结束标志位'\0',所以是6
  2. arr+0也是首元素地址,与1同理,所以也是6
  3. &arr是对数组名取地址,代表整个数组的地址,为了存储方便也会以数组首元素的地址表示,所以和1.2值相同,也是6
  4. &arr+1指的是以整个数组的地址为单位,跳过整个数组之后的地址,不知道'\0'在哪,所以是随机值
  5. &arr[0]+1就是第二个元素地址,一直找到内存中的\0',会比1的长度少一,是5
  6. strlen的参数要传地址进去,否则就会出错
  7. strlen的参数要传地址进去,否则就会出错

4.5 题目五

int main()
{
	//输出结果?
	char* p = "abcdef";
	printf("%d\n", sizeof(p));
	printf("%d\n", sizeof(p + 1));
	printf("%d\n", sizeof(&p));
	printf("%d\n", sizeof(&p + 1));
	printf("%d\n", sizeof(&p[0] + 1));
	printf("%d\n", sizeof(*p));
	printf("%d\n", sizeof(p[0]));
	return 0;
}

(1) 输出结果

(2) 解析

  1. 字符串存储的是首元素地址,所以p相当于首元素地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  2. 同理p+1是第二个元素的地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  3. 对p取地址,相当于得到还是地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  4. &arr+1指的是以整个数组的地址为单位,跳过整个数组之后的地址,仍是地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  5. &p[0]+1就是第二个元素地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  6. *p与p[0]都是第一个元素,大小为1

4.6 题目六

int main()
{
	//输出结果?
	char* p = "abcdef";
	printf("%d\n", strlen(p));
	printf("%d\n", strlen(p + 1));
	printf("%d\n", strlen(&p));
	printf("%d\n", strlen(&p + 1));
	printf("%d\n", strlen(&p[0] + 1));
	printf("%d\n", strlen(*p));
	printf("%d\n", strlen(p[0]));

	return 0;
}

(1) 输出结果

(2) 解析

  1. strlen是以'\0'为标志的,字符串默认结束标志位'\0',所以是6
  2. p+1就是第二个元素地址,一直找到内存中的\0',会比1的长度少一,是5
  3. &p是对数组名取地址,代表整个数组的地址,为了存储方便也会以数组首元素的地址表示,所以和1值相同,也是6
  4. &p+1指的是以整个数组的地址为单位,跳过整个数组之后的地址,不知道'\0'在哪,所以是随机值
  5. &p[0]+1就是第二个元素地址,一直找到内存中的\0',会比1的长度少一,是5
  6. *p与p[0]都是第一元素。strlen的参数要传地址进去,否则就会出错

5. 二维数组

int main()
{
	//输出结果?
	int a[3][4] = { 0 };
	printf("%d\n", sizeof(a));
	printf("%d\n", sizeof(a[0][0]));
	printf("%d\n", sizeof(a[0]));
	printf("%d\n", sizeof(a[0] + 1));
	printf("%d\n", sizeof(*(a[0] + 1)));
	printf("%d\n", sizeof(a + 1));
	printf("%d\n", sizeof(*(a + 1)));
	printf("%d\n", sizeof(&a[0] + 1));
	printf("%d\n", sizeof(*(&a[0] + 1)));
	printf("%d\n", sizeof(*a));
	printf("%d\n", sizeof(a[3]));

	return 0;
}

(1) 输出结果

(2) 解析

  1. sizeof(a),这⾥的a是数组名表⽰整个数组,计算整个二维数组的大小,数组每个元素是整型型,一共12个元素,12*4=48
  2. a[0][0]是指二维数组第一个元素,是个整型,大小为4
  3. a[0]相当于第一排首元素的地址,在二维数组中这里可以抽象理解为一维数组的数组名,单独放在sizeof中,所以4*4=16
  4. a[0]+1是一个表达式,代表第一排第二个元素的地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  5. a[0]相当于第一排首元素的地址,*a[0]就是首元素,大小为4
  6. a第一排的地址,a+1是第二排地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  7. *(a+1)等价于a[1],相当于第二排的数组名,4*4=16
  8. &a[0] + 1等价于a=1,即第二排地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
  9. *(&a[0] + 1))等价于*(a+1),与7相同,大小为16
  10. *a相当于第一排的数组名,大小也为16
  11. 因为sizeof只是根据类型判断,所以不会管是否越界,所以仍相当于一排的数组名,大小为16