C语言入门，深入理解指针（6）

前言

本文面向已经掌握 C 语言基础语法、正在准备笔试面试或想彻底搞懂「数组与指针」的同学。如果你曾被sizeof和strlen的输出结果绕晕，或者看到&a + 1、*(*(a + 1) + 1)这类表达式就头皮发麻，那么这篇文章正是为你准备的。

本文覆盖的知识点包括：

• sizeof与strlen的本质区别：一个是运算符、一个是库函数，一个算内存占用、一个数\0之前的字符个数；
• 数组与指针笔试题：一维数组、字符数组、二维数组中数组名退化的各种情形；
• 指针运算笔试题：指针加减整数、指针减指针、多级指针与字符串指针数组的综合运用。

阅读建议：建议先看第 1 节把sizeof和strlen的差异吃透，再按顺序做第 2、3 节的题目。每道题请先自己写出答案，再对照解析，重点关注「数组名在什么情况下代表整个数组、什么情况下退化为首元素地址」这一条主线。文中题目均以图片形式给出，建议边看边在纸上画内存布局图，效果会好很多。

目录

• 前言
• 1.sizeof和strlen的对比
  • 1.sizeof
  • 2.strlen
  • 3.sizeof和strlen的对比
• 2.数组和指针笔试题解析
  • 1.一维数组
  • 2.字符数组
  • 3.二维数组
• 3.指针运算笔试题解析
• 总结

1.sizeof和strlen的对比

1.sizeof

我们在之前已经学过sizeof了，sizeof是用来计算变量所占内存空间的大小的，单位为是字节，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。
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。
比如：

2.strlen

strlen是C语言库函数，在使用该函数前，必须要包含对应的头文件：#include <stdio.h>，功能是求字符串长度。函数的原型如下：

size_tstrlen(constchar*str);

我们在之前已经模拟实现过这个函数，这里就不做过多的演示了。
strlen函数统计的是从参数str存放的地址开始往后统计\0之前字符的个数，strlen函数直到遇到\0才会停止查找，有时候可能会存在越界查找。

3.sizeof和strlen的对比

2.数组和指针笔试题解析

首先我们先回忆一下数组名的意义：
1.sizeof(数组名)，这里的数组名表示整个数组，计算的是整个数组的大小。
2.&数组名，这里的数组名表示整个数组，取出的是整个数组的地址。
3.除了以上2种情况以外，数组名均表示首元素的地址。

1.一维数组

注：题目%d均换成%zu
题目：

解析：

2.字符数组

代码1：

解析：

代码2：

解析：

代码3：

解析：

代码4：

解析：

代码5：

解析：

代码6：

解析：

3.二维数组

代码1：

解析：

关于sizeof并不会真实地去访问数据的解释：在编译链接阶段，sizeof就将括号里面的表达式转化为了二进制的指令，等到运行代码时，sizeof括号内的表达式早就不存在了。
例如：

运行结果：

我们通过运行结果可以发现s没有发生改变，说明了sizeof括号里的表达式并不会真实的计算

3.指针运算笔试题解析

题目1：

解析：

题目2：

解析：

但是在16进制下，是要打印8个16进制的比特位的，所以结果为：

题目3：

解析：

题目4：

解析：我们先来分析一下

指针-指针的结果是2个指针之间相差的元素个数，而小地址-大地址算出来的是一个负数
&p[4][2]-&a[4][2]==-4，但是由于%d和%p打印的区别：

但是%d打印在屏幕上的是原码，-4就是10进制的，转化为原码还是-4
%p的打印如下图：

运行结果：

题目5：

解析：

题目6:

解析：

题目7：

解析：
在打印之前，变量之间的关系应该是这样的：

按printf函数的打印顺序，分别称第几次打印
第一次打印：

cpp++,再解引用,打印得到POINT，接着因为++改变了原来cpp的指向，所以第二次打印的图是基于第一次打印完成的图继续做的
第二次打印：

++cpp,解引用得到cp[3],cp–,得到c,c存放的是E的地址，加3往后得到的是E，最后打印出来的是ER
第三次打印的图是基于第二次打印完成的图继续做的
第三次打印：

第四次打印的图是基于第二次打印完成的图继续做的
第四次打印：

cpp-1解引用得到是c+2的地址，再此基础上减1，得到的是c[1]里面存放的N的地址，再加1，得到的是E的地址，最后打印得到EW。
运行结果：

总结

1. 数组名退化规则：只有在sizeof(数组名)和&数组名两种场景下，数组名才表示整个数组；其余任何场合（包括作为函数实参、参与算术运算、被解引用）数组名都会退化为首元素地址，二维数组则退化为第一行（一维数组）的地址。
2. sizeof是运算符而非函数：它在编译期就完成求值，括号内的表达式不会被真实计算，因此sizeof不会产生任何运行时副作用，也不会访问内存。
3. strlen是库函数：它从给定地址开始逐个字符向后统计，直到遇到\0才停止，因此传入的若不是以\0结尾的字符串，就可能发生越界查找，结果不可预期。
4. sizeof与strlen的对比：sizeof计算的是类型或变量占用的字节数（含\0），strlen统计的是\0之前的有效字符个数（不含\0）；前者在编译期确定，后者在运行时遍历。
5. 指针运算的本质：指针加减整数按所指类型的大小步进，指针减指针得到两者之间相差的元素个数（可能为负），而%d与%p打印同一地址会得到截然不同的结果，做题时务必看清格式符与指针类型。