sizeof、strlen、字符串、數組，整到一塊，你還清楚嗎？

寫在前面

sizeof、strlen、字符串、數組，提到這些概念，相信學過C語言的人都能耳熟能詳，也能談得頭頭是道，但是，在實際運用中，當這些內容交織在一起時，大家卻不一定能搞地清清楚楚，本文的目的正是幫助大家將相關知識總結清楚。

 

正文

先看一段代碼

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

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

void testint(int arr[])
{
    printf("%d\n", sizeof(arr));
}

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

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

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

    char *cat = "wangwang\0miaomiao";
    printf("%d %d\n", sizeof(cat), strlen(cat)); //4 8
    
    int arr[10] = { 0 };
    printf("%d %d\n", sizeof(arr), sizeof(arr[11])); //40 4
    testint(arr); //4

    return 0;
}

 

 結果

 

在解釋上面的例子之前，我們先來說一說sizeof和strlen。

語法上的本質不同：

sizeof是運算符，strlen是函數。

適用范圍不一樣：

對sizeof(name)而言，name可以是變量名也可以是類型名，對strlen而言，參數必須是char*類型的，即strlen僅用於字符串。

重中之重——從底層看本質

strlen(ptr)的執行機理是：從參數ptr所指向的內存開始向下計數，直到內存中的內容是全0（即’\0’）為止（不會對’\0’進行計數）。用strlen測量字符串的長度，其實就是基於這個原理。

sizeof(name)的執行機理是：如果name是一個類型名，得到的是該類型的大小（所謂類型的大小，指的是：如果存在一個該類型的變量，這個變量在內存中所占用的字節數），如果name是一個變量名，那么，sizeof(name)並不會真正訪問該變量，而是先獲知該變量的類型，然后再返回該類型的大小（即便是struct這樣的復雜類型，編譯器在編譯時也會根據它的各個域記錄其大小，所以，由類型得到類型大小，不是一件難事）。換句話說，本質上，sizeof的運算對象是類型。如果name是一個變量名，那么，sizeof如何“看待”name的類型，將是一個關鍵問題。（后面我們會對這一點有深刻的體會）

上面提到的這一點，是理解好sizeof和strlen的不二法門，是放之四海皆准的准則。下面，我們就以這樣的准則來分析上面的例子。

a.

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

這里，是用數組的形式聲明字符串，編譯器會自動在字符串后面加上'\0'，所以，數組的元素個數是4而不是3。對於sizeof(str)而言，sizeof將str視為char [4]l類型的變量，所以，sizeof(str)的結果就是整個數組所占有的空間大小。對於strlen(str)來說，它從str指向的內存開始計數，直到遇到全0的內存（'\0'），所以最后得到結果3。

b.

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

 

編譯器為char str1[10]分配10個數組元素大小的空間，這與初始化它的字符串沒有關系，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

前兩句和a中的情況相同，sizeof(dog)輸出整個數組所占的內存大小（包括編譯器加上去的'\0'），strlen(dog)遇到'\0'就停止，所以輸出8。

再看后面的函數調用，數組名dog作為函數實參傳入，我們再來回顧一下testchar函數

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

我們發現，這里sizeof(str)並沒有像sizeof(dog)那樣得到14，而是得到了4。這是因為，str是函數形參，盡管它是以數組名的形式出現的，傳給它的實參也確實是數組名，但sizeof僅僅把它當成一個char*類型的指針看待，所以，sizeof(str)的結果就是char *類型所占的空間4。至於strlen(str)，我們前面說過，它執行的機理就是從str指向的內存開始向下計數，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 

由於cat明確聲明為char*，所以sizeof將它視為指針，得到4。

e.

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

前面說過，當數組名作為函數形參出現時，sizeof僅僅將其視為一個指針，否則，sizeof認為它代表整個數組，所以，sizeof(arr)得到整個數組所占的字節數40，而testint(arr)的結果是int*類型的指針的長度4。

sizeof(int[11])中，很明顯數組越界了，但並不會出現運行時錯誤。原因是：依據我們給出的判斷准則，sizeof並沒有真正訪問arr[11]，根據arr的聲明，sizeof知道arr[11]是int型的，所以返回int類型的大小。

至於testint(arr)，道理和c中的testchar(dog)相同。

 

最后，基於上面的討論，給出編碼准則：

1.永遠不要用sizeof來求字符串長度！它不是干這個活的，所以你也永遠不會得到正確答案。

2.不要自作聰明地用sizeof(arr)/sizeof(arr[0])這樣的代碼求數組的長度！sizeof也不是干這個活的。如果arr是函數形參，得到的結果將是錯誤的（除非你在32位系統下恰好聲明int arr[1]或者char arr[4]等，但這純屬巧合）。既然是數組，長度自然是已知的，求數組長度這一本身，就是多此一舉的愚蠢行為。

 

寫在后面

本文的目的，就是使讀者對C語言的基礎知識——sizeof和strlen有一個本質的認識，同時對與之相關的易錯、易混問題有一個正確、清晰的判斷。由於在下才疏學淺，錯誤疏漏之處在所難免，希望廣大讀者積極批評指正，您的批評指正是在下前進的不竭動力。