C语言——小知识和小细节14

一、一维数组与 sizeof

对于 sizeof 的参数，输入不同的与数组相关的参数，sizeof 返回的结果是不同的，下面给出一些例子与分析：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a[] = { 1,2,3,4 };

	printf("%zu\n", sizeof(a));
	//sizeof(数组名)，就是数组名的特例，会返回整个数组的大小，这里数组大小为16字节

	printf("%zu\n", sizeof(a + 0));
	//这里a + 0就相当于&a[0]，这里就是一个地址，所以会返回指针的大小，这里用的是64为平台，指针大小为8字节

	printf("%zu\n", sizeof(*a));
	//这里a代表数组首元素地址，所以在解引用后就是首元素，首元素是整型，所以大小是4字节

	printf("%zu\n", sizeof(a + 1));
	//与上面的a + 0相似，只不过这里是第二个元素的地址，所以还是8字节

	printf("%zu\n", sizeof(a[0]));
	//a[0]就是数组首元素，所以是4字节

	printf("%zu\n", sizeof(&a));
	//这里的&a是数组指针，也是指针，所以是8字节

	printf("%zu\n", sizeof(*&a));
	//&a是整个数组的地址，然后解引用，访问的就是整个数组，所以是整个数组的大小，所以是16字节

	printf("%zu\n", sizeof(&a + 1));
	//&a是整个数组的地址，然后加一，就是跳过一个a数组大小的步长后的地址，但本质还是一个指针，所以是8字节

	printf("%zu\n", sizeof(&a[0]));
	//&a[0]就是首元素地址，所以还是地址，所以是8字节

	printf("%zu\n", sizeof(&a[0] + 1));
	//&a[0]是首元素指针，加一后就是第二个元素的指针，还是指针，所以是8字节


	return 0;
}

运行结果：

可以看到与数组相关的参数经过 sizeof 运算符后，得到的结果是不尽相同的。

二、字符数组与 strlen

我们知道 strlen 函数可以求字符串长度，对于不同的字符数组相关的参数传入strlen 函数，strlen 函数返回的值是不尽相同的：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main()
{
	char arr[] = { 'a','b','c','d','e','f' };

	printf("%zu\n", strlen(arr));
	//这里的arr是数组首元素地址，因为 strlen 函数只有遇到 \0 才会停止，这里的数组中没有 \0 ，所以只有遇到野生的 \0 时才会停止，这里的值是大于等于6的随机整数

	printf("%zu\n", strlen(arr + 0));
	//arr + 0就相当于&arr[0]，所以是首元素地址，这里也是一样，只有遇到野生的 \0 时才会停止，所以也是一个大于等于6的随机整数

	printf("%zu\n", strlen(&arr[0] + 1));
	//这里的&arr[0] + 1是数组的第二个元素的地址，只有遇到野生的 \0 时才会停止，所以这里是大于5的随机整数
	
	return 0;
}

运行结果：

可以看到，strlen 函数返回的值是不尽相同的。

一些错误示范：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main()
{
	char arr[] = { 'a','b','c','d','e','f' };

	printf("%zu\n", strlen(*arr));
	//这里*arr是数组首元素，而数组首元素是一个字符，对于 strlen 函数的参数是 const char* _Ptr 所以这里的参数是错的
	
	printf("%zu\n", strlen(arr[1]));
	//与上面一样这里的arr[1]是数组元素，一个字符，参数是错误的
	
	printf("%zu\n", strlen(&arr));
	//这里的&arr是整个数组的地址，类型是 char(*)[6]，与 const char* 这个类型实不符的，所以这里的参数也是错误的
	
	printf("%zu\n", strlen(&arr + 1));
	//这里的&arr是整个数组的地址，加一就是跳了一个数组的步长，类型依旧是 char(*)[6]，与 const char* 这个类型实不符的，所以这里的参数依旧是错误的

	return 0;
}

这些都是错误的，因为传给 strlen 函数的参数的类型与 strlen 函数需要的参数类型不匹配。

因为我们知道，strlen 的参数是 const char* 类型的，而这里错误示范的前两个传的参数是字符型数据，我们可以进行详细分析：

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

这里的 arr 代表首元素地址，解引用后就是首元素，而首元素是字符 a ，所以传给 strlen 的参数是字符 a ，而字符 a 的 ASIIC 码值是97，所以这里 strlen 就将对97这个地址进行访问，并试图在这个地址上查找一个字符串，这导致了未定义行为。对于97这个地址，这个地址在大多数操作系统上是不合法的或未分配给你的程序的，因此尝试访问它导致了访问违规错误或段错误。

后面的两个错误示范都是传了整个数组的地址，类型是 char(*)[6]，与 const char* 这个类型实不符的，所以这里的参数也是错误的。

三、二维数组与 sizeof

对于 sizeof 的参数，输入不同的与二维数组相关的参数，sizeof 返回的结果是不同的，下面给出一些例子与分析：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int arr[3][4] = { {1,2,3,4},{2,3,4,5},{3,4,5,6} };

	printf("%zu\n", sizeof(arr));
	//这里是数组名的特例，在sizeof中只放一个数组名，返回的值是整个数组的大小，所以这里是48字节
	
	printf("%zu\n", sizeof(arr[0][0]));
	//这里arr[0][0]是二位数组第一个子数组的第一个元素，是一个整型，所以是4字节

	printf("%zu\n", sizeof(arr[0]));
	//这里arr[0]代表二位数组首元素的数组名，而二维数组首元素也是数组，是一维数组，是其第一个子数组，而这里arr[0]是代表子数组的数组名，数组名单个放到sizeof中会返回整个数组的大小，而对于这里的二位数组，其子数组的有四个元素，就是有四个整型，所以返回子数组的大小是16字节

	printf("%zu\n", sizeof(arr[0] + 1));
	//这里的arr[0]不是单独放到sizeof中的，所以是指向第一个子数组的第一个元素的指针，相当于&arr[0][0]，所以arr[0] + 1则是指向第一个子数组的第二个元素的指针，相当于&arr[0][0] + 1，既然是指针，这里就是8字节

	printf("%zu\n", sizeof(*(arr[0] + 1)));
	//根据上面的解释，这里的*(arr[0] + 1)就代表第一个子数组第二个元素，所以是4字节

	printf("%zu\n", sizeof(arr + 1));
	//这里的arr数组名没有单独放到sizeof中，所以指的是其第一个子数组的地址，在加一后，就是第二个子数组的地址，所以是8字节

	printf("%zu\n", sizeof(*(arr + 1)));
	//因为arr + 1是二维数组的第二个子数组的地址，所以解引用后访问的就是整个第二个子数组，所以是16字节

	printf("%zu\n", sizeof(&arr[0] + 1));
	//因为arr[0]作为二维数组首个子数组的数组名，在用&取地址后，就是这个首个子数组的数组指针，加一后就是第二个子数组的数组指针，所以大小是8字节

	printf("%zu\n", sizeof(*(&arr[0] + 1)));
	//根据上面的解释，&arr[0] + 1是第二个子数组的数组指针，所以经过解引用后就是访问整个子数组，所以大小为16字节

	printf("%zu\n", sizeof(*arr));
	//这里的数组名arr没有单独放到sizeof中，所以代表首个子数组的地址，所以解引用后访问的就是整个子数组，所以大小是16字节。也可以这样理解：*arr中的arr是二维数组首个子数组的指针，所以解引用后访问的就是整个子数组，所以也就是相当于子数组的数组名，所以实际上*arr就相当于arr[0]，所以是二维数组第一个子数组的数组名，所以只放一个数组名在sizeof中，返回整个数组的大小，所以是16字节

	printf("%zu\n", sizeof(arr[3]));
	//虽然这里越界访问了，但是对于sizeof，它只关注数据的类型，并不关心内容，所以对于这里的arr[3]，我们可以当作arr[0]来分析，所以这里是16字节

	return 0;
}

运行结果：

可以看到与二维数组相关的参数经过 sizeof 运算符后，得到的结果是不尽相同的。

四、数组与指针

下面的程序在32位平台运行会输出什么：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int arr[4] = { 1,2,3,4 };
	int* ptr1 = (int*)(&arr + 1);
	int* ptr2 = (int*)((int)arr + 1);
	printf("0x%08x\n0x%08x\n", ptr1[-1], *ptr2);
	return 0;
}

运行结果：

在分析前我们可以先复习一下大小端字节序《C语言------数据存储_c语言数据存储-CSDN博客》。

下面我们来详细分析：

大部分的cpu都是小端字节序，我们这里也是小端字节序，所以数组的存储情况(这里的每一个格代表一个字节)：

这里为了方便查看，将内存块简化成了一行。

int* ptr1 = (int*)(&arr + 1);

首先时&arr，这就获得了指向数组的指针了，数值上和数组首元素的指针相同，这里假设数值是0x00ff1200：

然后数组指针加一，由于是数组指针类型，所以加一就会跳过一个数组的步长，所以直接跳到0x00ff1210：

然后这个数组指针就被强制转换为了整型指针，数值上还是这个地址，然后赋给了 ptr1 ，然后在 printf 中的 ptr1[-1] 就相当于 *(ptr1 - 1) 因为 ptr1 是整型指针，所以减一会向前跳一个整型，这时就会指向数组的第四个元素，所以会打印0x0000004。

int* ptr2 = (int*)((int)arr + 1);

这里的 arr 则是代表数组的首元素地址，上面我们假设的是0x00ff1200，然后这个地址就被强制转换成了 int 类型，这里的代码要在32位平台运行的原因就在这，因为32位平台的地址是4字节，int 类型也是4字节，如果是用64位平台，那就要用更大的类型了，转换成 int 类型后，就是整型数据加一，所以单纯是数值上加一，对于指针上，就是跳了一个字节，这时在强制转换成 int* 类型，然后赋值给 ptr2 ，这时 ptr2 的值是0x00ff1201：

然后 ptr2 又是一个整型指针，所以在 printf 中 *ptr2 会访问后面的四个字节的内容，

由于这里是小端字节序，所以 *ptr2 访问到数据后，也会以小端字节序的情况处理数据，所以它会将处理好的，它认为的正常顺序的数据返回回来，也就是0x02000000，

所以会打印0x02000000。