C生万物 | 从浅入深理解指针【最后部分】

文章目录

C生万物 | 从浅入深理解指针【最后部分】
- 前言
- sizeof和strlen的对比
- - sizeof
  - strlen
- 数组和指针笔试题解析
- - 一维数组
  - 字符数组
  - 二维数组

前言

我们前面学了四个部分了，如果没有看前面的建议可以看一下前面的~~
C生万物 | 从浅入深理解指针【第一部分】
C生万物 | 从浅入深理解指针【第二部分】
C生万物 | 从浅入深理解指针【第三部分】（转移表的实现）
C生万物 | 从浅入深理解指针【第四部分】（qsort的使用和模拟实现）

接下来我们开始我们指针的最后一个部分，来加深对指针的印象~~

sizeof和strlen的对比

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。
我们就来开始学习了解sizeof~~

其中size_t其实专门是设计给sizeof的，表示sizeof的返回值类型
sizeof计算的不可能是负数吧，所以size_t是为sizeof来设计的~~

列如：

int main()
{
	int a = 10;
	printf("%d\n", sizeof(a));
	printf("%d\n", sizeof(int));
	return 0;
}

在这里插入图片描述

如果这里是变量，括号是可以省略的
如果是类型就是，就不能省略

在这里插入图片描述

这里算出的4就是占用4个字节

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，我们一会来详细看~~

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 );

它统计的是从strlen函数的参数str中这个地址开始向后，\0之前字符串中字符的个数。
strlen 函数会一直向后找\0 字符，直到找到为止，所以可能存在越界查找。

我们来看下面的代码

int main()
{
	char arr2[] = "abc";
	printf("%d\n", strlen(arr2));
	return 0;
}

这里的strlen算出的是几？3
我们还可以通过调试窗口看一下是怎么存放的~~

在这里插入图片描述

可以看到这里内存监视窗口的61就是97，0就是\0，strlen是统计\0之前的字符串的个数，结果是3

在这里插入图片描述

那我在字符串的中间手动加一个\0会算出几呢？

char arr2[] = "ab\0c";
printf("%d\n", strlen(arr2));

可以看到结果是3

在这里插入图片描述

那字符串没有\0它的结果是什么呢？

char arr1[] = { 'a', 'b', 'c' };
printf("%d\n", strlen(arr1));

我们可以看到结果是15，其实是随机值，我也不知道多会会遇到\0。

在这里插入图片描述

下面我们来对比一下strlen和sizeof

strlen：

sizeof是操作符
sizeof计算操作数所占内存的大小，单位是字节
不关注内存中存放什么数据

sizeof：

strlen是库函数，使用需要包含头文件string.h
srtlen是求字符串长度的，统计的是\0之前字符的个数
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

sizeof在计算大小的时候，其实是根据类型推算的
那么下面打印的是什么呢？

short s = 10;
int i = 2;
int n = sizeof(s = i + 4);
printf("%d\n", n);
printf("%d\n", s);

我们来看结果~~

在这里插入图片描述

为什么是2和10呢？我们来分析一下~~
创建了一个短整型s，占两个字节，i是整形，占四个字节
这里的i+4得出的结果我要放到s类型，我一个4个整形的放到两个整形的空间，这要发生截断，截断之后就是s说了算，所以就是2个字节。
那么第二个，表达式放到sizeof内部不会真实计算的，不参与计算！！！所以原来的值就会打印什么值~~

那么有同学会问，表达式不参与计算，那上面那个为什么会是2呢？其实是sizeof是根据类型推断出来的，s = i + 4不会执行，其中 i + 4算出的就是整形类型的，整形类型的结果要放到shot类型的，所以就是short类型，就是2个字节，你懂了吗~~

如果还没有理解的话，我们来看一些笔试题，来加深一下印象~~

数组和指针笔试题解析

一维数组

我们先来看这里，下面打印的是什么呢？可以先自己分析一下，然后我们来挨个分析~~

int main()
{
	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;
}

你要知道的就是数组名即为首元素地址，不过有两个例外：
- sizeof(数组名) —— 数组名表示整个数组，计算的是整个数组的大小，单位是字节
- &数组名 —— 数组名表示数组名表示整个数组，取出的是整个数组的地址。

sizeof内部单独放了一个数组名，数组名表示整个数组的大小，数组内有4个元素，每个元素4个字节，所以就是16

printf("%d\n", sizeof(a));

这个地方的数组名的a并没有放到sizeof内部，也没有&，所以a就是首元素的地址，是地址，大小就是4/8个字节

printf("%d\n", sizeof(a + 0));

a就是数组首元素的地址,a==&a[0]，*a 其实就是第一个元素，也就是a[0]，大小就是4个字节

printf("%d\n", sizeof(*a));

a就是数组首元素的地址(&a[0] -->int*)， a+1–> &a[1]，a+1就是第二个元素的地址，所以结果就是4/8

printf("%d\n", sizeof(a + 1));

计算第2个元素的大小，单位是字节结果就是4

printf("%zd\n", sizeof(a[1]));

&a 取出的是数组的地址，但是数组的地址也是地址，是地址大小就是4 / 8 个字节

printf("%zd\n", sizeof(&a));

这里&a是取出数组的地址，然后再解引用，也就是相当于抵消了，&a是一个数组指针，也就是int(*p)[4] = &a，*p访问一个数组的大小，p+1就是跳过一个数组的大小，结果是16

printf("%d\n", sizeof(*&a));

&a+1是跳过整个数组后的地址，是地址大小就是4/8个字节，结果就是4/8

printf("%zd\n", sizeof(&a + 1));

这里就是首元素的地址，结果是4/8

printf("%zd\n", sizeof(&a[0]));

这里就是第二个元素的地址，结果是4/8

printf("%zd\n", sizeof(&a[0] + 1));

我们在vs上验证一下，这个是32位平台下打印的~~

在这里插入图片描述

这个是在64位下运行的~~

在这里插入图片描述

字符数组

接下来我们来看字符数组

int main()
{
	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;
}

数组名单独放在了sizeof内部，计算的是整个数组的大小，字符有6个，所以结果就是6

printf("%d\n", sizeof(arr));

arr是数组首元素的地址，arr+0 还是首元素的地址是地址大小就是4/8个字节

printf("%d\n", sizeof(arr + 0));

arr是数组首元素的地址,*arr就是首元素,就占一个字符大小就是1个字节

printf("%d\n", sizeof(*arr));

arr[1]就是数组的第二个元素，大小是1个字节

printf("%d\n", sizeof(arr[1]));

&arr 是数组的地址，数组的地址也是地址，大小就是4/8

printf("%d\n", sizeof(&arr));

&arr+1 是跳过整个数组，指向f的后面4/8

printf("%d\n", sizeof(&arr + 1));

&arr[0]是首元素的地址，&arr[0]+1就是第二个元素的地址 4/8

printf("%d\n", sizeof(&arr[0] + 1));

我们来看32平台下

在这里插入图片描述

再来看64位平台下的

在这里插入图片描述

我们继续来看第二个

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));
printf("%d\n", strlen(&arr+1));
printf("%d\n", strlen(&arr[0]+1));

这个数组是没有\0的，strlen是计算\0之前的元素个数所以就是随机值

printf("%d\n", strlen(arr));

这个数组名也是首元素的地址，+0也就相当于没有加，结果是随机值~~

printf("%d\n", strlen(arr+0));

这里arr是首元素的地址，然后*arr解引用就是字符a，ASCLL码值是97，97传给strlen，会把97当成个地址，会非法访问，结果会报错

在这里插入图片描述

printf("%d\n", strlen(*arr));

这个代码与上个代码相似，访问的是第二个元素的ASCLL码值，会当地址传过去，也会报错

printf("%d\n", strlen(arr[1]));

&arr就是取出这个数组的地址，也就是起始位置向后数，结果也是随机值

printf("%d\n", strlen(&arr));

这个&arr就是首元素的地址，然后+1，跳过整个数组的地址，内存放的什么也不知道，结果也就是随机值

printf("%d\n", strlen(&arr+1));

&arr[0]是首元素的地址，+1就是第二个元素的地址，然后向后数，结果也是随机值

printf("%d\n", strlen(&arr[0]+1));

在这里插入图片描述

这里我们初始化abcdef\0，这里面有\0~~

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));

这里算的是arr元素的大小，结果是7

printf("%d\n", sizeof(arr));

arr表示数组首元素的地址，arr + 0 还是首元素的地址，大小就是4/8个字节

printf("%d\n", sizeof(arr+0));

arr表示数组首元素的地址,*arr就是首元素，大小就是1字节

printf("%d\n", sizeof(*arr));

arr[1]是第二个元素，大小也是1字节

printf("%d\n", sizeof(arr[1]));

&arr是数组的地址，但是也是地址，是地址大小就是4/8个字节

printf("%d\n", sizeof(&arr));

&arr是数组的地址,&arr+1就是跳过整个数组的那个地址，结果是4/8个字节

printf("%d\n", sizeof(&arr+1));

第二个元素的地址，大小4/8个字节

printf("%d\n", sizeof(&arr[0]+1));

在这里插入图片描述

我们再把sizeof换成strlen~~

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));
printf("%d\n", strlen(&arr+1));
printf("%d\n", strlen(&arr[0]+1));

arr是首元素的地址，计算的是strlen遇到\0之前元素的个数，结果是6

printf("%d\n", strlen(arr));

arr+1 也是首元素的地址，结果就是6

printf("%d\n", strlen(arr+0));

这里结果是报错,会非法访问

printf("%d\n", strlen(*arr));

这里也会形成非法访问~~

printf("%d\n", strlen(arr[1]));

&arr是数组的地址，但是这个地址也是指向数组的起始位置的，strlen就从起始位置开始向后找\0，结果是6

printf("%d\n", strlen(&arr));

&arr+1是跳过整个数组后的地址，从这里开始向后找\0，就是随机值

printf("%d\n", strlen(&arr+1));

arr[0] + 1 是第二个元素的地址，长度是5

printf("%d\n", strlen(&arr[0]+1));

我们来看一下结果~~

在这里插入图片描述

我们这里指针变量p存放的是这个字符串a的地址

char *p = "abcdef";
printf("%d\n", sizeof(p));
printf("%d\n", sizeof(p+1));
printf("%d\n", sizeof(*p));
printf("%d\n", sizeof(p[0]));
printf("%d\n", sizeof(&p));
printf("%d\n", sizeof(&p+1));
printf("%d\n", sizeof(&p[0]+1));

p是一个指针变量，大小是4/8个字节

printf("%d\n", sizeof(p));

p+1是‘b’的地址，是地址就是4/8个字节

printf("%d\n", sizeof(p+1));

*p 是首字符，大小是1字节

printf("%d\n", sizeof(*p));

p[0] === *(p+0)，其实就是字符串中的首字符，大小是1字节

printf("%d\n", sizeof(p[0]));

&p是p的地址，也是地址，地址大小就是4/8个字节

printf("%d\n", sizeof(&p));

&p + 1也是地址，&p1+1是跳过p变量后的地址

printf("%d\n", sizeof(&p+1));

4/8 – &p[0] + 1是b的地址

printf("%d\n", sizeof(&p[0]+1));

32位下

在这里插入图片描述

64位下

在这里插入图片描述

char *p = "abcdef";
printf("%d\n", strlen(p));
printf("%d\n", strlen(p+1));
printf("%d\n", strlen(*p));
printf("%d\n", strlen(p[0]));
printf("%d\n", strlen(&p));
printf("%d\n", strlen(&p+1));
printf("%d\n", strlen(&p[0]+1));

p指向这个字符串的首元素地址，字符串中有\0，从a的地址开始向后访问，结果就是6

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

p的类型是char*，+1跳过的就是一个char类型的数据，所以就来到了字符'b'的地址处，向后找\0的话就最后的结果即为 5

printf("%d\n", strlen(p+1));

*p取到的就是字符'a'，strlen就会把字符a的ascll码值当地址传过去了，会产生非法访问，结果是err

printf("%d\n", strlen(*p));

这个和上一个一样，也是会产生非法访问，就相当于 *p == *(p+0) == p[0]

printf("%d\n", strlen(p[0]));

这个结果就是随机值，&p是p的地址，类型是char*从p所占空间的起始位置开始查找的，它不知道什么时候会遇到\0，所以就会是随机值

printf("%d\n", strlen(&p));

这个代码在&取地址后它的类型就变成了char**，+1会跳过一个char*类型的数据，它指向了字符串末尾的这个位置，从这里向后去进行找\0,也是不知道什么时候会遇到，所以最后的结果还是随机值

printf("%d\n", strlen(&p+1));

这里和第二个很相似，&和[]就相当于抵消了，+1就指向了'b'，结果也就是5

printf("%d\n", strlen(&p[0]+1));

在这里插入图片描述

最后我们再来看二维数组，也是比较难的一部分

二维数组

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]));

sizeof(数组名)，计算的就是整个数组的大小，这是一个二维数组，数组是三行四列的，总共十二个元素，每个元素的类型是int，为4个字节，那么总的大小就是 48

printf("%d\n", sizeof(a));

a[0][0]代表的是数组第一行第一列的元素,所以每个元素都是4个字节

printf("%d\n", sizeof(a[0][0]));

a[0]为第一行的数组名，而且它是单独放在sizeof()内部的，计算的是第一行这一整行的大小，里面有4个元素，每个元素都是4个字节，那么结果即为16

printf("%d\n", sizeof(a[0]));

a[0]是第一行这个数组的数组名，但是数组名并非单独放在sizeof内部，所以数组名表示数组首元素的地址，也就是a[0][0]的地址，a[0]+1是第一行第二个元素a[0][1]的地址，地址的大小是4/8个字节

printf("%d\n", sizeof(a[0] + 1));

a[0] + 1是第一行第二个元素a[0][1]的地址，*(a[0] + 1)就是第一行第二个元素，大小是4个字节

printf("%d\n", sizeof(*(a[0] + 1)));

a没有单独放在sizeof内部，没有&，数组名a就是数组首元素的地址，也就是第一行的地址，a+1，就是第二行的地址，也就是等价于a -- int(*)[4] ---->a+1 -- int(*)[4]

printf("%d\n", sizeof(a + 1));

下面这个也就是对这一行解引用，那么也就得到了第二行这一整行，此时计算是这一整行的大小，结果为16

printf("%d\n", sizeof(*(a + 1)));

这个和上一个一样，只是换了一种写法，等价于*(a + 1)，计算的是第二行的元素大小，结果是16

printf("%d\n", sizeof(a[1]));

a[0]为第一行的数组名，对它进行取地址就取到了这一整行的地址，它的类型也为一个数组指针int (*)[4]，那 +1的话也会跳过整个数组，此时也就来到了第二行，那么取到的便是第二行的地址，地址的大小即为 4/8个字节

printf("%d\n", sizeof(&a[0] + 1));

这里和上面那个相似，第二行解引用，算的是第二行元素的大小，结果是16

printf("%d\n", sizeof(*(&a[0] + 1)));

数组名a就是数组首元素的地址，也就是第一行的地址,*a就是一行的等价于*(a+0) == a[0]

printf("%d\n", sizeof(*a));

这个二维数组不是只有三行吗，第三行的数组名为a[2]，那a[3]不是越界了吗？
要知道，对于任何一个表达式来说具有2个属性，一个是【值属性】，一个是【类型属性】
例如3 + 5 = 8，它的值属性就是数字8，类型属性即为int但对于【sizeof()】来说，它在计算的时候只需要知道【类型属性】就可以了，类似我们之前写过的sizeof(int)、sizeof(char)等等，对这些内置类型就可以计算出它的大小，并没有去实际地创造出空间
那么对于下面这个a[3]来说，虽然看上去存在越界，但是sizeof()并不关心你有没有越界，而是知道你的类型即可，那么a[3]便是二维数组的第四行，虽然没有第四行，但是类型是确定的，那么大小就是确定的，计算sizeof(数组名)计算的是整个数组的大小，结果便是16