sizeofstrlen字符串数组，整到一块，你还清楚吗？

Posted 2020-08-08 同勉共进

本文重点从本质上对sizeof和strlen进行了剖析，并对sizeof、strlen与字符串、数组交织在一起时的易错、易混点进行了举例说明和归纳总结。

写在前面

sizeof、strlen、字符串、数组，提到这些概念，相信学过C语言的人都能耳熟能详，也能谈得头头是道，但是，在实际运用中，当这些内容交织在一起时，大家却不一定能搞地清清楚楚，本文的目的正是帮助大家将相关知识总结清楚。

 

正文

先看一段代码

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 
 4 void testchar(char str[])
 5 {
 6     printf("%d %d\\n", sizeof(str), strlen(str));
 7 }
 8 
 9 void testint(int arr[])
10 {
11     printf("%d\\n", sizeof(arr));
12 }
13 
14 int main()
15 {
16     char str[] = "abc";
17     printf("%d %d\\n", sizeof(str), strlen(str)); //4 3
18 
19     char str1[10] = "abc";
20     printf("%d %d\\n", sizeof(str1), strlen(str1)); //10 3
21 
22     char dog[] = "wangwang\\0miao";
23     printf("%d %d\\n", sizeof(dog), strlen(dog)); //14 8
24     testchar(dog); //4 8
25 
26     char *cat = "wangwang\\0miaomiao";
27     printf("%d %d\\n", sizeof(cat), strlen(cat)); //4 8
28     
29     int arr[10] = { 0 };
30     printf("%d %d\\n", sizeof(arr), sizeof(arr[11])); //40 4
31     testint(arr); //4
32 
33     return 0;
34 }

 

 结果

 

在解释上面的例子之前，我们先来说一说sizeof和strlen。

语法上的本质不同：

sizeof是运算符，strlen是函数。

适用范围不一样：

对sizeof(name)而言，name可以是变量名也可以是类型名，对strlen而言，参数必须是char*类型的，即strlen仅用于字符串。

重中之重——从底层看本质

strlen(ptr)的执行机理是：从参数ptr所指向的内存开始向下计数，直到内存中的内容是全0（即’\\0’）为止（不会对’\\0’进行计数）。用strlen测量字符串的长度，其实就是基于这个原理。

sizeof(name)的执行机理是：如果name是一个类型名，得到的是该类型的大小（所谓类型的大小，指的是：如果存在一个该类型的变量，这个变量在内存中所占用的字节数），如果name是一个变量名，那么，sizeof(name)并不会真正访问该变量，而是先获知该变量的类型，然后再返回该类型的大小（即便是struct这样的复杂类型，编译器在编译时也会根据它的各个域记录其大小，所以，由类型得到类型大小，不是一件难事）。换句话说，本质上，sizeof的运算对象是类型。如果name是一个变量名，那么，sizeof如何“看待”name的类型，将是一个关键问题。（后面我们会对这一点有深刻的体会）

上面提到的这一点，是理解好sizeof和strlen的不二法门，是放之四海皆准的准则。下面，我们就以这样的准则来分析上面的例子。

a.

char str[] = "abc";
printf("%d %d\\n", sizeof(str), strlen(str)); //4 3

这里，是用数组的形式声明字符串，编译器会自动在字符串后面加上\'\\0\'，所以，数组的元素个数是4而不是3。对于sizeof(str)而言，sizeof将str视为char [4]l类型的变量，所以，sizeof(str)的结果就是整个数组所占有的空间大小。对于strlen(str)来说，它从str指向的内存开始计数，直到遇到全0的内存（\'\\0\'），所以最后得到结果3。

b.

char str1[10] = "abc";
printf("%d %d\\n", sizeof(str1), strlen(str1)); //10 3

 

编译器为char str1[10]分配10个数组元素大小的空间，这与初始化它的字符串没有关系，所以sizeof(str1)得到10。

c.

char dog[] = "wangwang\\0miao";
printf("%d %d\\n", sizeof(dog), strlen(dog)); //14 8
testchar(dog); //4 8

前两句和a中的情况相同，sizeof(dog)输出整个数组所占的内存大小（包括编译器加上去的\'\\0\'），strlen(dog)遇到\'\\0\'就停止，所以输出8。

再看后面的函数调用，数组名dog作为函数实参传入，我们再来回顾一下testchar函数

void testchar(char str[])
{
    printf("%d %d\\n", sizeof(str), strlen(str));
}

我们发现，这里sizeof(str)并没有像sizeof(dog)那样得到14，而是得到了4。这是因为，str是函数形参，尽管它是以数组名的形式出现的，传给它的实参也确实是数组名，但sizeof仅仅把它当成一个char*类型的指针看待，所以，sizeof(str)的结果就是char *类型所占的空间4。至于strlen(str)，我们前面说过，它执行的机理就是从str指向的内存开始向下计数，直到遇到\'\\0\'，所以依然得到8。

d.

char *cat = "wangwang\\0miaomiao";
printf("%d %d\\n", sizeof(cat), strlen(cat)); //4 8 

由于cat明确声明为char*，所以sizeof将它视为指针，得到4。

e.

int arr[10] = { 0 };
printf("%d %d\\n", sizeof(arr), sizeof(arr[11])); //40 4
testint(arr); //4

前面说过，当数组名作为函数形参出现时，sizeof仅仅将其视为一个指针，否则，sizeof认为它代表整个数组，所以，sizeof(arr)得到整个数组所占的字节数40，而testint(arr)的结果是int*类型的指针的长度4。

sizeof(int[11])中，很明显数组越界了，但并不会出现运行时错误。原因是：依据我们给出的判断准则，sizeof并没有真正访问arr[11]，根据arr的声明，sizeof知道arr[11]是int型的，所以返回int类型的大小。

至于testint(arr)，道理和c中的testchar(dog)相同。

 

最后，基于上面的讨论，给出编码准则：

1.永远不要用sizeof来求字符串长度！它不是干这个活的，所以你也永远不会得到正确答案。

2.不要自作聪明地用sizeof(arr)/sizeof(arr[0])这样的代码求数组的长度！sizeof也不是干这个活的。如果arr是函数形参，得到的结果将是错误的（除非你在32位系统下恰好声明int arr[1]或者char arr[4]等，但这纯属巧合）。既然是数组，长度自然是已知的，求数组长度这一本身，就是多此一举的愚蠢行为。

 

写在后面

本文的目的，就是使读者对C语言的基础知识——sizeof和strlen有一个本质的认识，同时对与之相关的易错、易混问题有一个正确、清晰的判断。由于在下才疏学浅，错误疏漏之处在所难免，希望广大读者积极批评指正，您的批评指正是在下前进的不竭动力。