C语言从入门到进阶——第16讲：深入理解指针(6)

1. sizeof和strlen的对比

1.1 sizeof

在学习操作符的时候，我们学习了sizeof，sizeof 计算变量所占内存空间大小的，单位是字节，如果操作数是类型的话，计算的是使用类型创建的变量所占内存空间的大小。
sizeof 只关注占用内存空间的大小，不在乎内存中存放什么数据。

示例代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10;
printf("%dn", sizeof(a));
printf("%dn", sizeof a);
printf("%dn", sizeof(int));
return 0;
}

1.2 strlen

strlen 是C语言库函数，功能是求字符串长度。函数原型如下：
size_t strlen ( const char * str );
统计的是从strlen 函数的参数str 中这个地址开始向后， 之前字符串中字符的个数。strlen 函数会一直向后找 字符，直到找到为止，所以可能存在越界查找。

示例代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
char arr1[3] = {'a', 'b', 'c'};
char arr2[] = "abc";
printf("%dn", strlen(arr1));
printf("%dn", strlen(arr2));
printf("%dn", sizeof(arr1));
printf("%dn", sizeof(arr2));
return 0;
}

1.3 sizeof 和 strlen 的对比

sizeof	strlen
操作符	库函数（使用需要包含头文件string.h）
计算操作数所占内存的大小，单位是字节	计算字符串长度，即之前字符的个数
不关注内存中存放什么数据	关注内存中是否有 ，若没有就会持续往后找，可能会越界

2. 数组和指针笔试题

数组名的意义：

1. sizeof(数组名)，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。

2.1 一维数组

int a[] = {1,2,3,4};
printf("%dn",sizeof(a));      // 16，整个数组大小：4*4
printf("%dn",sizeof(a+0));    // 4/8，首元素地址，指针大小
printf("%dn",sizeof(*a));     // 4，首元素，int类型
printf("%dn",sizeof(a+1));    // 4/8，第二个元素地址
printf("%dn",sizeof(a[1]));   // 4，第二个元素
printf("%dn",sizeof(&a));     // 4/8，数组地址，指针大小
printf("%dn",sizeof(*&a));    // 16，&a是数组地址，解引用=整个数组
printf("%dn",sizeof(&a+1));   // 4/8，数组后一块地址
printf("%dn",sizeof(&a[0]));  // 4/8，首元素地址
printf("%dn",sizeof(&a[0]+1));// 4/8，第二个元素地址

解析：只有sizeof(数组名)和&数组名代表整个数组，其余都是首元素地址。

2.2 字符数组

代码1：

#include <stdio.h>
int main()
{
char arr[] = {'a','b','c','d','e','f'};
printf("%dn", sizeof(arr));    // 6，数组大小
printf("%dn", sizeof(arr+0));  // 4/8，首元素地址
printf("%dn", sizeof(*arr));   // 1，首元素char
printf("%dn", sizeof(arr[1])); // 1，第二个元素
printf("%dn", sizeof(&arr));   // 4/8，数组地址
printf("%dn", sizeof(&arr+1)); // 4/8，下一个数组地址
printf("%dn", sizeof(&arr[0]+1));//4/8，第二个元素地址
return 0;
}

解析：数组无，sizeof只算空间大小。

代码2：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
char arr[] = {'a','b','c','d','e','f'};
printf("%dn", strlen(arr));      // 随机值，无
printf("%dn", strlen(arr+0));    // 同上
printf("%dn", strlen(*arr));     // 报错，*arr是'a'=97，非法地址
printf("%dn", strlen(arr[1]));   // 报错，同上
printf("%dn", strlen(&arr));     // 随机值
printf("%dn", strlen(&arr+1));   // 随机值
printf("%dn", strlen(&arr[0]+1));// 随机值
return 0;
}

解析：无，strlen会越界；传字符值会直接崩溃。

代码3：

#include <stdio.h>
int main()
{
char arr[] = "abcdef";
printf("%dn", sizeof(arr));    //7，包含
printf("%dn", sizeof(arr+0));  //4/8，地址
printf("%dn", sizeof(*arr));   //1
printf("%dn", sizeof(arr[1])); //1
printf("%dn", sizeof(&arr));    //4/8
printf("%dn", sizeof(&arr+1));  //4/8
printf("%dn", sizeof(&arr[0]+1));//4/8
return 0;
}

解析：字符串自动带，sizeof会多算1字节。

代码4：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
char arr[] = "abcdef";
printf("%dn", strlen(arr));      //6
printf("%dn", strlen(arr+0));    //6
printf("%dn", strlen(*arr));     //报错
printf("%dn", strlen(arr[1]));   //报错
printf("%dn", strlen(&arr));     //6
printf("%dn", strlen(&arr+1));   //随机值
printf("%dn", strlen(&arr[0]+1));//5，从b开始
return 0;
}

解析：有时strlen正常统计，跳过首元素长度减1。

代码5：

#include <stdio.h>
int main()
{
char *p = "abcdef";
printf("%dn", sizeof(p));      //4/8，指针大小
printf("%dn", sizeof(p+1));    //4/8
printf("%dn", sizeof(*p));     //1，char
printf("%dn", sizeof(p[0]));   //1
printf("%dn", sizeof(&p));     //4/8，指针地址
printf("%dn", sizeof(&p+1));   //4/8
printf("%dn", sizeof(&p[0]+1));//4/8
return 0;
}

解析：p是指针，所有地址计算都是4/8字节。

代码6：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
char *p = "abcdef";
printf("%dn", strlen(p));      //6
printf("%dn", strlen(p+1));    //5
printf("%dn", strlen(*p));     //报错
printf("%dn", strlen(p[0]));   //报错
printf("%dn", strlen(&p));     //随机值
printf("%dn", strlen(&p+1));   //随机值
printf("%dn", strlen(&p[0]+1));//5
return 0;
}

解析：字符串常量有，strlen正常；&p是指针自身地址，无。

2.3 二维数组

#include <stdio.h>
int main()
{
int a[3][4] = {0};
printf("%dn",sizeof(a));         //48，3*4*4
printf("%dn",sizeof(a[0][0]));   //4，int
printf("%dn",sizeof(a[0]));      //16，第一行数组
printf("%dn",sizeof(a[0]+1));    //4/8，第一行第二个元素地址
printf("%dn",sizeof(*(a[0]+1))); //4，第一行第二个元素
printf("%dn",sizeof(a+1));       //4/8，第二行地址
printf("%dn",sizeof(*(a+1)));    //16，第二行数组
printf("%dn",sizeof(&a[0]+1));   //4/8，第二行地址
printf("%dn",sizeof(*(&a[0]+1)));//16，第二行数组
printf("%dn",sizeof(*a));        //16，第一行数组
printf("%dn",sizeof(a[3]));      //16，类型大小，不越界
return 0;
}

解析：二维数组名是首行地址，a[i]是第i行数组名。

3. 指针运算笔试题解析

题目1

//程序的结果是什么?
#include <stdio.h>
int main()
{
int a[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };
int *ptr = (int *)(&a + 1);
printf( "%d,%d", *(a + 1), *(ptr - 1));
return 0;
}

解析：&a+1跳过整个数组，ptr-1指向最后一个元素；*(a+1)是第二个元素。
答案：2,5

题目2

//在X86环境下，假设结构体的大小是20个字节
//程序输出的结果是啥?
struct Test
{
int Num;
char *pcName;
short sDate;
char cha[2];
short sBa[4];
}*p = (struct Test*)0x100000;
int main()
{
printf("%pn", p + 0x1);     //0x100014，+20
printf("%pn", (unsigned long)p + 0x1);//0x100001，+1
printf("%pn", (unsigned int*)p + 0x1);//0x100004，+4
return 0;
}

解析：指针+1跳过一个类型大小；强转数值+1只加1字节。
答案：0x100014,0x100001,0x100004

题目3

//程序的结果是什么?
#include <stdio.h>
int main()
{
int a[3][2] = { (0, 1), (2, 3), (4, 5) };
int *p;
p = a[0];
printf( "%d", p[0]);
return 0;
}

解析：逗号表达式只取最后一个值，数组实际是{1,3,5}，p[0]是第一个元素。
答案：1

题目4

//在X86环境下，假设结构体的大小是20个字节
//程序的结果是什么?
#include <stdio.h>
int main()
{
int a[5][5];
int(*p)[4];
p = a;
printf( "%p,%dn", &p[4][2] - &a[4][2], &p[4][2] - &a[4][2]);
return 0;
}

解析：p是4列数组指针，a是5列，地址偏移差-4。
答案：FFFFFFFC,-4

题目5

//程序的结果是什么?
#include <stdio.h>
int main()
{
int aa[2][5] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
int *ptr1 = (int *)(&aa + 1);
int *ptr2 = (int *)(*(aa + 1));
printf( "%d,%d", *(ptr1 - 1), *(ptr2 - 1));
return 0;
}

解析：&aa+1跳过整个二维数组，ptr1-1是最后一个元素10；aa+1是第二行，ptr2-1是第一行最后一个5。
答案：10,5

题目6

//程序的结果是什么?
#include <stdio.h>
int main()
{
char *a[] = {"work","at","alibaba"};
char**pa = a;
pa++;
printf("%sn", *pa);
return 0;
}

解析：pa指向指针数组首元素，pa++指向第二个字符串。
答案：at

题目7

//程序的结果是什么?
#include <stdio.h>
int main()
{
char *c[] = {"ENTER","NEW","POINT","FIRST"};
char**cp[] = {c+3,c+2,c+1,c};
char***cpp = cp;
printf("%sn", **++cpp);        // POINT
printf("%sn", *--*++cpp+3);    // ER
printf("%sn", *cpp[-2]+3);    // ST
printf("%sn", cpp[-1][-1]+1); // EW
return 0;
}

解析：三级指针逐层解引用，按指针偏移和自增自减计算字符串地址。
答案：POINT,ER,ST,EW