C语言内存机制深度解析：指针运算、数组与字符串实战指南

一、sizeof与strlen对比

1.1 sizeof

sizeof是一个操作符,绝对不是函数，如果操作数是变量，则计算变量所占内存空间的大小，如果操作数是类型，则计算使用该类型创建变量所占内存空间的大小
sizeof只关注占内存空间的大小,不在乎内存中存放的是什么数据

• sizeof里的表达式不会运算
  表达式是在产生.exe可执行程序时双击运行时才会运行表达式，而sizeof运算是在编译时就计算好了，编译完以后表达式就没在代码里面了，自然就不会算表达式

1.2 strlen

是一个库函数，只针对字符串，求字符串的长度，把首地址的地址传给函数，统计\0之前的个数
三种写法：

错误写法：

1.3 sizeof与strlen对比

二、sizeof练习

2.1 整形数组

已知：int arr[]={1,2,3,4}

sizeof(arr+0)的结果

计算机假设计算arr+0运行，算出结果的类型，但是实际并不会进行真正的运算，arr没有单独与sizeof结合，arr就是首元素的地址，arr+0还是首元素的地址，sizeof(arr+0)的结果就是4/8

sizeof(&arr)的结果

&arr也是数组的地址，数组的地址也是地址，sizeof计算出来为4/8

sieof(*&a)的结果

• 方法1：*与&相抵消，就是sizeof(arr)也就是整个数组的大小
• 方法2：&arr取出的是数组的地址，类型是int(*)[4],对数组指针解引用，而旁边直接有sizeof,所以访问的是一个数组，也就是一个数组的大小
  

sizeof(&arr+1)

&arr+1没有访问内存空间,是跳过这个数组后那个位置的地址，是地址就是4/8

2.2 字符数组

已知： char arr[] = { 'a','b','c','d','e','f' };

sizeof(arr)的结果

arr与sizeof()结合求整个数组的大小

sizeof(arr+0)的结果

arr就是首元素的地址，arr+0还是首元素的地址，sizeof(arr+0)的结果就是4/8

sizeof(&arr)的结果

&arr为整个数组的地址，类型是int (*)[6]

sizeof(&arr[0]+1)的结果

&arr[0]为第一个元素的地址，&arr[0]+1为第二个元素的地址

2.3 存字符串数组

• 存到数组中
  已知： char arr[] = "abcdef";

sizeof(arr)的结果

arr是数组名，单独放在sizeof()内部，计算的是数组总大小，加上\0有7个

sizeof(arr+0)的结果

arr表示数组首元素的地址，arr+0还是首元素的地址，是地址就是4/8

• 还有一种也是字符串，但是放到指针类型
  const char *p="abcdef"
  

printf("%d",sizeof(p))的结果

p是指针变量，我们计算的是指针变量的大小，4/8个字节

printf("%d",sizeof(p+1))的结果

p+1是b的地址，是地址大小就是4/8个字节

printf("%d",sizeof(*p))的结果

*p的类型是const char*，*p就是char类型了，1个字节

printf("%d",sizeof(p[0]))的结果

理解方式：

1. p[0]–>*(p+0)–>‘a’，大小是一个字节
2. 把常量字符串想象成数组，p可以理解为数组名，p[0］，就是首元素

printf("%d",sizeof(&p))的结果

p是个指针变量，&p去的是p空间的地址，与"abcdef"没关系，结果为4/8

printf("%d",sizeof(&p+1))的结果

跳过char*类型的地址,也是地址

2.4 二维数组

已知：int arr[3][4] = { 0 };

printf("%d", sizeof(arr))的结果

arr单独与sizeof结合，计算的是整个数组的大小，结果为3* 4 *4等于48

printf("%d", sizeof(arr[0]))的结果

a[0]第一行的数组名，数组名单独放在sizeof内部了，计算的是数组的总大小16个
理解方式：

printf("%d", sizeof(arr[0]+1))的结果

arr[0]没有单独放在sizeof()内部，所以arr[0]就是首元素的地址，就是arr[0][0],+1后变成arr[0][1]的地址，结果为4/8

printf("%d", sizeof(*(arr[0] + 1)))的结果

(arr[0] + 1)代表的是第二个元素的地址，*(arr[0] + 1)指的是第二个元素

printf("%d", sizeof(arr + 1))的结果

arr没有放在sizeof内部，arr表示二维数组的首地址，也就是一维数组的地址（第一行的地址），+1就是第二行的地址，a+1是数组指针，结果是4/8

printf("%d", sizeof(*(arr + 1)))的结果

理解方式：

1. (arr+1)是第二行的地址，数组指针解引用，访问的是第二行，*(arr+1)计算的是第二行的大小
2. *(arr+1)==arr[1],arr[1]是第二行的数组名，相当于把第二行的数组名放在sizeof()里面，计算的是第二行的大小

printf("%d", sizeof(&arr[0] + 1))的结果

arr[0]是第一行的数组名，与sizeof结合，就是第一行的地址，arr[0]+1就是第二行的地址，是地址结果就是4/8

printf("%d", sizeof(*(&arr[0] + 1)))的结果

(&arr[0]+1)是第二行的地址，数组指针，解引用访问的是第二行，大小是16

printf("%d", sizeof(*arr))

arr是二维数组的首元素的地址，也就是第一行的地址，*arr就是第一行，计算的是第一行的大小
*a == *(a+0) == a[0]

sizeof(arr[3]), 会越界访问吗？

arr[3]无需存在，仅仅通过类型的推断就能算出长度，arr[3]是第四行的数组名，与sizeof()单独结合，计算的是第四行的大小，16个字节
注：sizeof不会真实访问空间，可以自己推断类型

总结：

三、strlen练习

3.1 字符数组

已知： char arr[] = { 'a','b','c','d','e','f' };

strlen(arr)的结果

首先分析arr既没与sizeof结合，也没与&结合，所以也是数组名表示首元素的地址，把首元素的地址传给strlen,从这个位置向后数，数到 \0就停下来统计个数,数组没有\0就会越界访问，结果为随机值

strlen(*arr)的结果

是首元素的地址，*arr是首元素，就是’a’,strlen这个函数接受的是地址，a的Ascill码值为97，拿到一个野指针97，97这个地址不允许我们访问，运行到这里程序会崩溃

sizeof(&arr)的结果

arr是数组的地址，起始位置是数组的第一个元素的位置，strlen也是从这开始的，结果为随机值

3.2 存字符串数组

• 存到数组中
  已知： char arr[] = "abcdef";

strlen(*arr)

*arr为首元素，为’a’,Ascill码值为97，出错

strlen(&arr)

补充：strlen函数是char*类型的，而取地址数组是char * arr[6]的类型，会发生强制类型转换

&arr是数组的地址，也是从数组第一个元素开始向后找，结果是6

strlen(&arr+1)

跳过整个数组，结果为随机值

strlen(&arr[0]+1)

从第二个地址开始，结果为5

• 还有一种也是字符串，但是放到指针类型
  已知：char* p = "abcdef";

printf("%d", strlen(p));

p存放的是a的地址，从前往后数，到\0为止，结果为6

printf(“%d”, strlen(p+1));

p+1是b的地址，从前往后数，到\0为止，结果是5

printf(“%d”, strlen(*p));

*p是‘a’,Ascill码值是97,程序会报错

printf(“%d”, strlen(&p));

&p是指针变量p的地址，和字符串"abcdef"关系就不大了,/从p这个指针变量的起始位置开始向后数的,变量存放的地址是什么,不知道，所以答案是随机值

printf(“%d”, strlen(&p[0]+1));

从第二个地址向后数，结果为5

四、巩固指针

易错题分析

• 指针加减
  
• 逗号表达式与指针

• 指针类型转换区别

• 二维数组的理解
• 字符串与指针
  
• 指针综合：优先级、多级指针

++、–会把值改掉，[] (下标运算符不会改)
*得到里面的空间，会把里面的值改掉