聊點基礎的–sizeof,strlen,數組,字符串在一起能整哪些坑？

  • 2019 年 11 月 24 日
  • 筆記

來源：公眾號【編程珠璣】

作者：守望先生

ID：shouwangxiansheng

對於初學者來說，sizeof，strlen，數組，字符串整在一起是痛苦的，它總能在某些莫名其妙的時候整一個措手不及。本文看看它們在一起能挖什麼坑。

例子

在說明這些問題之前，先看一段代碼，看看你是否都理解了。(註：以下代碼結果為編譯為64位程序後運行結果)

//來源：公眾號【編程珠璣】  #include <stdio.h>  #include <string.h>  void testArr(const char str[])  {      printf("%lu %lun", sizeof(str), strlen(str));  }  int main(void)  {      /*test 0*/      char str[] = "hello";      printf("test0 %lu %lunn", sizeof(str), strlen(str)); //6 5        /*test 1*/      char str1[8] = "hello";      printf("test1 %lu %lunn", sizeof(str1), strlen(str1)); //8 5        /**test 2*/      char str2[] = {'h','e','l','l','o'};      printf("test2 %lu %lunn", sizeof(str2), strlen(str2)); //5 10        /**test 3*/      char *str3 = "hello";      printf("test3 %lu %lunn", sizeof(str3), strlen(str3)); //8 5        /*test 4*/      char str4[] = "hello";      testArr(str4);//8 5        /*test 5*/      char str5[] = "hello";      printf("test5 %lu %lun", sizeof(str5), strlen(str5)); //7 4        /*test 6*/      char str6[10] = {0};      printf("test6 %lu %lunn", sizeof(str6), strlen(str6)); //10 0        /*test 7*/      char str7[5] = "hello";      printf("test7 %lu %lunn", sizeof(str7), strlen(str7)); //5 10        /*test 8*/      char str8[5] = {0};      strncpy(str8,"hello",5);      printf("%sn",str8);//hellohello      return 0;  }

特別注意觀察test2和test7。 在解釋這些測試之前，先複習一下sizeof，strlen以及數組的內容。

sizeof

首先需要明確的是，sizeof是操作符，即它並不是函數，它的作用對象是數據類型，因此，它作用於變量時，也是對其類型進行操作。得到的結果是該數據類型佔用空間大小，即size_t類型。 例如：

struct test  {      int a;      char b;  };  sizeof(int);//得到4  sizeof(test);//4位元組對齊時，得到8

需要注意的是，它在計算數據類型佔用空間大小時，會考慮位元組對齊，關於位元組對齊，可以參考《理一理位元組對齊的那些事》。 另外sizeof的時間複雜度是O(1)。

strlen

strlen是函數

size_t strlen(const char *s);

它用於計算字符串的長度。它的計算原則是： 從參數s所指向的內存開始往後計數，直到內存中的內容是0（即』』，參考《NULL，0，''，「0」，""你真的分得清嗎？》）為止。 例如：

#include<stdio.h>  #include<string.h>  int main()  {        char *p = "hello";      printf("%lun",strlen(p));//得到5      return 0;  }

這裡字符串hello的長度就是5，但是佔用空間是多少呢？

sizeof("hello");//得到6

是6，而不是5。 註：strlen的時間複雜度為O（N）。

數組

關於數組，更多內容可以參考《數組之謎》。

字符串

字符串是以''結尾的字符數組。

解析

實際上了解以上內容之後，很多問題迎刃而解。

test0

char str[] = "hello";  printf("test0 %lu %lunn", sizeof(str), strlen(str)); //6 5

上面的初始化方法等價於下面的方式：

char str[] = {'h','e','l','l','o',''};

它實際上就是一個字符數組，只不過上面這種賦值方式會在末尾加上''。

既然如此，那麼用sizeof求得佔用空間大小也就很明顯了是6。而strlen是遇到''，就結束，因此其求得長度為5。

test1

/*test 1*/  char str1[8] = "hello";  printf("test1 %lu %lunn", sizeof(str1), strlen(str1)); //8 5

test1類似，只不過它佔用空間是8，而長度仍然是5。

test2

/**test 2*/  char str2[] = {'h','e','l','l','o'};  printf("test2 %lu %lunn", sizeof(str2), strlen(str2)); //5 10

sizeof求str2的大小很明顯是5，而為啥那麼strlen得到的是10呢？還記得strlen的原則嗎，遇到''則結束，但是''在哪裡？至少我在str2中沒有看到，所以你可能看到的結果是10，也可能是另外一個莫名其妙的值，甚至可能導致程序崩潰。

test3

/**test 3*/  char *str3 = "hello";//最後有一個」隱形「的''  printf("test3 %lu %lunn", sizeof(str3), strlen(str3)); //8 5

為什麼前者是8？很顯然，str3並不是一個數組，而是一個字符指針，既然是指針類型，自然佔著指針的大小，而64位程序中，它的大小就是你看到的8。後者還是從str3指向的地址開始，直到遇到''，即得到長度5。

test4

/*test 4*/  char str4[] = "hello";  testArr(str4);//8 5

這在《數組之謎》中也提到過，當數組作為參數時，實際上只是一個指針，所以用sizeof計算時，會得到8。

test5

/*test 5*/  char str5[] = "hello";  printf("test5 %lu %lun", sizeof(str5), strlen(str5)); //7 4

同理，str5的初始化等價於下面：

char str5[] = {'h','e'.'l','l','','o',''};

所以不用解釋你也明白，sizeof得到的結果是7。而strlen遇到第一個''就停止繼續計算了，因此得到4。

test6

/*test 6*/  char str6[10] = {0};  printf("test6 %lu %lunn", sizeof(str6), strlen(str6)); //10 0

相信這個也好理解，佔用空間10，但是由於都是0，因此strlen得到長度為0。

test7

/*test 7*/  char str7[5] = "hello";  printf("test7 %lu %lunn", sizeof(str7), strlen(str7)); //5 10

這也是非常危險的，佔用空間是5，它沒有空間容納最後的''，因此導致strlen計算的結果和test2一樣，可能會是任意值。

test8

/*test 8*/  char str8[5] = {0};  strncpy(str8,"hello",5);  printf("%sn",str8);//hellohello

這裡在實際編程中最容易遇到的問題之一，數組大小為5，但是拷貝了5個位元組大小的數據。如果你把它當成字符數組使用也沒什麼問題，但是由於它最後沒有空間去容納''，因此你使用strlen，或者使用printf去打印的時候，可能發生難以預料的結果。

所以你可能會在你的項目代碼中看到類似這樣的寫法，將字符數組的最後一個位置賦值為0：

str8[4] = '';

總結

文本關鍵點如下：

  • sizeof計算類型佔用空間大小，時間複雜度O(1)
  • sizeof計算大小時會考慮位元組對齊
  • strlen計算字符串長度，時間複雜度O(N)
  • strlen作用對象是字符串（以''結尾）
  • strlen遇到''作罷，如果沒有遇到，則不可預料
  • 格外小心數組作為參數

另外注意下面兩種方式hello存儲的區域不一致：

char str[] = "hello";  char *str2 = "hello";//存儲在數據區，只讀

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