sizeof,strlen,数组,字符串整在一起的那些坑

对于初学者来说，sizeof，strlen，数组，字符串整在一起是痛苦的，它总能在某些莫名其妙的时候整一个措手不及。本文看看它们在一起能挖什么坑。

例子

在说明这些问题之前，先看一段代码，看看你是否都理解了。(注：以下代码结果为编译为64位程序后运行结果)

//来源：公众号【编程珠玑】
#include <stdio.h>
#include <string.h>
void testArr(const char str[])
{
    printf("%lu %lu\n", sizeof(str), strlen(str));
}
int main(void)
{
    /*test 0*/
    char str[] = "hello";
    printf("test0 %lu %lu\n\n", sizeof(str), strlen(str)); //6 5

    /*test 1*/
    char str1[8] = "hello";
    printf("test1 %lu %lu\n\n", sizeof(str1), strlen(str1)); //8 5
    
    /**test 2*/
    char str2[] = {'h','e','l','l','o'};
    printf("test2 %lu %lu\n\n", sizeof(str2), strlen(str2)); //5 10
    
    /**test 3*/
    char *str3 = "hello";
    printf("test3 %lu %lu\n\n", sizeof(str3), strlen(str3)); //8 5
    
    /*test 4*/
    char str4[] = "hello";
    testArr(str4);//8 5
    
    /*test 5*/
    char str5[] = "hell\0o";
    printf("test5 %lu %lu\n", sizeof(str5), strlen(str5)); //7 4
    
    /*test 6*/
    char str6[10] = {0};
    printf("test6 %lu %lu\n\n", sizeof(str6), strlen(str6)); //10 0
    
    /*test 7*/
    char str7[5] = "hello";
    printf("test7 %lu %lu\n\n", sizeof(str7), strlen(str7)); //5 10
    
    /*test 8*/
    char str8[5] = {0};
    strncpy(str8,"hello",5);
    printf("%s\n",str8);//hellohello
    return 0;
}

特别注意观察test2和test7。
在解释这些测试之前，先复习以下sizeof，strlen以及数组的内容。

sizeof

首先需要明确的是，sizeof是操作符，即它并不是函数，它的作用对象是数据类型，因此，它作用于变量时，也是对其类型进行操作。得到的结果是该数据类型占用空间大小，即size_t类型。
例如：

struct test
{
    int a;
    char b;
};
sizeof(int);//得到4
sizeof(test);//4字节对齐时，得到8

需要注意的是，它在计算数据类型占用空间大小时，会考虑字节对齐，关于字节对齐，可以参考《理一理字节对齐的那些事》。
另外sizeof的时间复杂度是O(1)。

strlen

strlen是函数

size_t strlen(const char *s);

它用于计算字符串的长度。它的计算原则是：
从参数s所指向的内存开始向下计数，直到内存中的内容是0（即’\0’）（参考《NULL，0，你真的分得清吗》）为止。
例如：

//来源：公众号【编程珠玑】
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{

    char *p = "hello";
    printf("%lu\n",strlen(p));//得到5
    return 0;
}

这里字符串hello的长度就是5，但是占用空间是多少呢？

sizeof("hello");//得到6

是6，而不是5。
注：strlen的时间复杂度为O（N）。

数组

关于数组，更多内容可以参考《数组之谜》

字符串

字符串是以’\0’结尾的字符数组。

解析

实际上了解以上内容之后，很多问题迎刃而解。

test0

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

上面的初始化方法等价于下面的方式：

char str[] = {'h','e','l','l','o','\0'};

它实际上就是一个字符数组，只不过上面这种赋值方式会在末尾加上’\0’。

既然如此，那么用sizeof求得占用空间大小也就很明显了是6。而strlen是遇到’\0’，就结束，因此其求得长度为5。

test1

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

test1类似，只不过它占用空间是8，而长度仍然是5。

test2

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

sizeof求str2的大小很明显是5，而为啥那么strlen得到的是10呢？还记得strlen的原则吗，遇到’\0’则结束，但是，’\0’在哪里？至少我在str2中没有看到，所以你可能看到的结果是10，也可能是另外一个莫名其妙的值，甚至可能导致程序崩溃。

test3

/**test 3*/
char *str3 = "hello";//最后有一个”隐形“的'\0'
printf("test3 %lu %lu\n\n", sizeof(str3), strlen(str3)); //8 5

为什么前者是8？很显然，str3并不是一个数组，而是一个字符指针，既然是指针类型，自然占着指针的大小，而64位程序中，它的大小就是你看到的8。后者还是从str3指向的地址开始，直到遇到’\0’，即得到长度5。

test4

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

这在《数组之谜》中也提到过，当数组作为参数时，实际上只是一个指针，所以用sizeof计算时，会得到8。

test5

/*test 5*/
char str5[] = "hell\0o";
printf("test5 %lu %lu\n", sizeof(str5), strlen(str5)); //7 4

同理，str5的初始化等价于下面：

char str5[] = {'h','e'.'l','l','\0','o','\0'};

所以不用解释你也明白，sizeof得到的结果是7。而strlen遇到第一个’\0’就停止继续计算了，因此得到4。

test6

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

相信这个也好理解，占用空间10，但是由于都是0，因此strlen得到长度位0。

test7

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

这也是非常危险的，占用空间是5，它没有空间容纳最后的’\0’,y因此导致strlen计算的结果和test2一样，可能会是任意值。

test8

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

这里在实际编程中最容易遇到的问题之一，数组大小位5，但是拷贝了5个字节大小的数据。如果你把它当成字符数组使用也没什么问题，但是由于它最后没有空间去容纳’\0’,因此你使用strlen，或者使用printf去打印的时候，可能发生难以预料的结果。

所以你可能会在你的项目代码中看到类似这样的写法，将字符数组的最后一个位置赋值为0：

str8[4] = '\0';

总结

文本关键点如下：

• sizeof计算类型占用空间大小，时间复杂度O(1)
• sizeof计算大小时会考虑字节对齐
• strlen计算字符串长度，时间复杂度O(N)
• strlen作用对象是字符串（以’\0’结尾）
• strlen遇到’\0’作罢，如果没有遇到，则不可预料
• 格外小心数组作为参数

另外注意下面两种方式hello存储的区域不一致：

char str[] = "hello";
char *str2 = "hello";//存储在数据区，只读