C语言中sizeof操作符与strlen函数的辨析

sizeof是操作符，strlen是库函数，使用头文件<string.h>
sizeof更关心的是操作数所占内存的大小，strlen是求字符串长度，统计的是'\0'前的字符个数
sizeof不在乎内存中存放的数据，所以sizeof（int a+int b）不论括号内的值为多少，总是返回4，即sizeof中的表达式不计算，strlen关注内存中是否有‘\0’，如果没有'\0"就会一直向后寻找，从而出现越界。

strlen函数的三种实现方法

值得注意的几个易忽略点的是，strlen函数的返回值是size_t类型，即没有符号，这一点在后文中的辨析代码练习中会用到，同时strlen函数的参数是所求字符串的地址即const char*。以下是具体实现。

实现效果：

第一种创建计数变量:

assert断言防止所传p为空指针，同时p形参我们不希望所指向的值被修改，所以加const进行修饰。循环部分涉及指针加减一个整数跳过的大小由所指向的类型限制，最后count与函数返回的类型不符合，自动进行强制类型转化。

第二种使用指针相减：

涉及指针相减得到指针之间相差的元素个数

第三种使用函数递归：

函数的结束标志是p解引用为'\0'，'\0'的ASCII码值为0，取反后为真，否则进行函数递归，但应该注意栈溢出。

代码概览

//strlen函数的三种实现方法 
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>


//计算变量
size_t j_strlen(const char* p)
{
	assert(p);
	int count = 0;
	while (*(p+count))
	{
		count++;
	}
	return count;
}

//递归实现
size_t d_strlen(const char* p)
{
	assert(p);
	if (!*p)
	{
		return 0;
	}
	else
	{
		return 1 + d_strlen(p + 1);
	}
}

//指针实现
size_t z_strlen(const char* p)
{
	assert(p);
	char* p1 = p;
	while (*++p1)
		;
	return(p1 - p);

}

int main()
{
	char arr[] = "上帝的归上帝，凯撒的归凯撒";
	printf("计算变量：%zd\n", j_strlen(arr));
	printf("递归实现：%zd\n", d_strlen(arr));
	printf("指针实现：%zd\n", z_strlen(arr));
	printf("原库函数：%zd\n", strlen(arr));


	return 0;
}

辨析代码练习

本节为了加深对sizeof操作符和strlen函数的理解列举了大量代码练习，并且逐一个给出解释。

热身组（基础回顾）：

9行没有'\0'返回随机值，10.12.13均返回3

（使用%zd打印更严谨）

答案：

1~5：16，4/8，4，4/8，4

6~10：4/8，16，4/8，4/8，4/8

解释：

该处a单独放在sizeof中，代表该数组的整个地址，计算的是整个数组在内存中占的大小。值得注意的是，该处是两个特例中的一个，当数组名单独放在sizeof操作符中时，返回的是该数组整体在内存中所占的大小，当&加数组名时，访问的是整个数组的地址。所以，4个元素乘以int类型大小4，结果为16.
此处数组名未单独放在sizeof操作符中，所以表示数组首元素的地址，是地址而不知道环境是x86还是x64，所以答案是4个或者8个字节。
该处为数组首元素地址解引用，得到的是int类型的数字1，所以结果为4.
该处为数组的第二个元素的地址，同2，为4/8。
该处表示数组的第二个元素，大小为int，返回4 .
此处为对数组首元素地址取地址，是二级指针，仍为4/8。
此处有两种解释方法，解引用和取地址是相反的过程，相互抵消，相当于数组名a单独放在sizeof操作符中，返回的是整个数组在内存中的大小，结果为16.
此处&加数组名返回的是整个数组的地址，是一个int(*)[4]类型的指针，加1，跳过16个字节，指向的是未知指针，但是仍为指针，所以答案是4/8
最后两个分别为第一个元素的地址，第二个元素的地址。所以答案是4/8。

常规组（一维数组）：

（使用%zd打印更严谨）
答案1：

1~5：6，4/8，1，1，4/8

6~7：4/8，4/8

解释1：

arr单独放在sizeof操作符中，访问的是整个数组的地址，返回的是整个数组的大小，6个元素乘以char类型大小一个字节，答案为6.
arr不是单独放置，代表的是首元素的地址，地址的大小同前，为4/8。
arr为单独放在sizeof操作符中，代表的是首元素的地址，解引用，为首元素，所以结果为1
代表的是第二个元素，大小为1。
后三个分别为整个元素的地址，跳过该整个数组指针后的未知指针，数组第二个元素的地址。

（使用%zd打印更严谨）

答案2：

1~5：烫，烫，error，error，烫

6~7：烫，烫

解释2：

arr代表首元素的地址，而arr中没有'\0'会越界访问。
仍是首元素的地址，同上
为数组首元素，但是strlen函数的参数是const char*类型的指针，所以程序报错。
为数组第二个元素，同上。
该处取的是整个元素的地址，同1。
该处是跳过整个数组后的未知指针。
该处为数组第二个元素的指针，同1.

（使用%zd打印更严谨）

答案3：

1~5：7，4/8，1，1，4/8

6~7：4/8，4/8

解释3：

arr单独放在sizeof操作符中，计算的是整个数组在内存中所占的大小，但是该处容易忽略\0的存在，错误的认为是6。
arr未单独放在sizeof操作符中，表示的是数组首元素的地址，是地址所以答案是4/8。
arr未单独放在sizeof操作符中，表示数组首元素的地址，解引用结果为'a'，返回1个字节。
该处为数组第二个元素，返回1个字节
&加数组名，访问的是整个数组的地址，是地址答案为4/8，后两个同理为未知数组和数组第二个元素的地址。故可总结，因为sizeof更关心的是对象的数据类型，所以只要看到&并且没有*的出现，基本上可以判定结果为4/8。

（使用%zd打印更严谨）

答案4：

1~5：6，6，error，error，6

6~7：随机值，5

解释4：

该处为常规的strlen求字符串长度，'\0'前面有6个字符。
数组名代表首元素的地址，加0不变。
首元素地址解引用，得到首元素，不是指针，报错。
是首元素，不是地址，报错。
&加数组名取出的是整个数组的地址，，但在strlen函数只关注'\0'前的字符数，所以仍然得到6。
该处是跳过整个数组的未知指针，所以是随机值
传入的是第二个元素的地址，从第二个元素开始计算，得到5

超级组（二维数组）

（使用%zd打印更严谨）

答案：

1~6：48，4，16，4/8，4，4/8

7~11：16，4/8，16，16，16

解释：

逐个解释之前，复习arr [ i ] [ j ] 等效于*( * ( arr + i ) + j ),二维数组的数组名指向的是一维数组的数组名，即是一维数组的首元素的地址的地址。一维数组的数组名，指向的是数组首元素。二维数组相当于，把其他数组的数组名作为自己的元素，这些元素是地址，解引用一次，变为所储存的数组的数组名，即一维数组首元素的地址。

二维数组的数组名单独放在sizeof操作符内部，求的是整个数组在内存中所占的大小，3*4*4=48
相当于解引用两次（这么称述方便后面理解），求的是单个整型的大小，为4
解引用一次，是第一行的数组名，即第一行的的数组名单独放在sizeof操作符中，求的是整个数组占内存空间的大小
该处表示第一行的第二个元素的地址，相当于( * ( arr + 0 ) + 1 )
相当于*( * ( arr + 0 ) + 1 )，二维数组储存的第一个数组的地址解引用，得到第一个数组的首元素的地址，即第一个数组的数组名，后加1再解引用，得到int类型的数字内容。（这里容易在理解第四点后，被误导，应该认识到第四点是属于特例的）
没有进行解引用或者数组名单独放在sizeof操作符中的情况，该处代表被存储数组的数组名的地址加一，得到第二个数组数组名的地址，是地址
该处为第二个数组的数组名的地址解引用，得到第二个数组的数组名，数组命单独放在sizeof操作符中，求的是该数组在内存中占的总大小.
a [ 0 ]相当于解引用一次，地址变到首个被储存的数组的数组名，而后&，相当于抵消了*的作用，仍然是地址，而后加一，表示的是第二个被存储的数组的数组名的地址，是地址。
对第二个被存储的数组的数组名的地址解引用，得到第二个被储存的数组的数组名，满足数组名单独放在sizeof操作符中，求的是整个数组占内存空间的大小。
a未单独放在 sizeof操作符中，表示的是二维数组首元素的地址，即第一个被储存数组的数组名的地址，解引用为第一个数组的数组名，数组名单独放在sizeof操作符中，求的是整个数组在内存空间的大小。
a [ 3 ]乍一眼看存在越界访问，但是sizeof不关心内存数据的内容，就像之前说的，放进sizeof的表达式不会计算，两个int类型的数据相加，不管结果是否为4，都返回4。这里只认是数组名的地址解引用，结果是数组名，并且是a中所存数组的数组名，结果为16.

总结：

对于sizeof操作符，我们更应该关注其所求对象的数据类型，比如只要看到&而且没有*，大部分情况下因为都是求地址，所以结果都是4/8。同时我们要牢记两个特例，当数组名单独放入sizeof操作符的时候，得出的是整个数组在内存中所占的大小，&加数组名取出的是整个数组的地址，+1跳过整个数组。
对于strlen函数，我们要清楚，它的参数是const chat*，是一个字符指针，牢记返回值是size_t类型的值，没有符号，同时没有'\0'可能会越界访问，输出烫。
二维数组的首元素是第一个数组的数组名的地址，及二维数组的数组名是二级指针，最高可为三级指针（即所存的一维数组中存的是常量字符串）
注意二维数组解引用的次数，牢记二维数组的数组名解引用得到的是一维数组的数组名，换句话说，二维数组存的是一维数组数组名的地址，而一维数组的数组名，解引用得到的是首元素。

幸甚至哉，歌以咏志。