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【C语言】指针和数组的内存使用详解

article 2024/10/9 2:26:39

一、sizeof操作符

二、一维数组的练习

三、字符数组的练习

四、字符串数组

五、指针指向字符串

六、二维数组

一、sizeof操作符

在深入学习指针和数组的内存使用详情前，我们需要深入了解一下sizeof操作符的使用

1.1 sizeof操作符是计算括号内最终结果的类型大小

详细可看不才详细写的笔记：【C语言】基础操作符大全

int main() {
	int a = 0;
	int sz1 = sizeof(a);
	int sz2 = sizeof(int);

	printf("sz1 = %d\n", sz1);
	printf("sz2 = %d\n", sz2);

	return 0;
}

运行结果：

sz1计算的是a变量占用空间的大小，得出的结果是4
sz2计算的是 int类型占用空间的大小，得出的结果也是4

由此可以证明 sizeof 计算的就是 类型大小

1.2 sizeof操作符括号内如果是复杂表达式，sizeof计算的就是表达式最终的变量类型占用空间的大小

int main() {
	int a = 0;
	char b = 12;
	short c = 0;

	int sz1 = sizeof(short);
	int sz2 = sizeof(c = a + b);

	printf("sz1 = %d\n", sz1);
	printf("sz2 = %d\n", sz2);

	return 0;
}

运行结果：

在sz2中，我们看表达式: c = a + b。在正常计算中，我们会涉及整形提升，a + b会提升成为4个字节运算，然后赋值给c，c也需要进行整形提升，提升到4个字节来接收，但是sizeof的结果还是占用2个字节，说明在复杂表达式中，sizeof计算的就是表达式最终的变量类型占用空间的大小

在sizeof操作符内不会进行运算赋值，不管是多复杂或多简单的表达式在sizeof内只会判断其最终类型占用空间大小后，返回结果

举个栗子：

int main() {
	int a = 10;
	int b = 20;
	int c = 0;

	printf("%d\n", sizeof(c = a + b));
	printf("%d\n\n", c);

	printf("%d\n", sizeof(c = 123));
	printf("%d\n", c);

	return 0;
}

运行结果：

sizeof操作符具体实现方法是使用宏实现的，所以在编译阶段sizeof处理内容时，并不知道变量a、b等的值是什么，只会找到其最终变量后判断这个变量类型占用空间多少个字节。

二、一维数组的练习

int main() {
	int a[] = { 1,2,3,4 };
	printf("%d\n", sizeof(a));
	printf("%d\n", sizeof(a + 0));
	printf("%d\n", sizeof(*a));
	printf("%d\n", sizeof(a + 1));
	printf("%d\n", sizeof(a[1]));
	printf("%d\n", sizeof(&a));
	printf("%d\n", sizeof(*&a));
	printf("%d\n", sizeof(&a + 1));
	printf("%d\n", sizeof(&a[0]));
	printf("%d\n", sizeof(&a[0] + 1));

	return 0;
}

解析：

计算的是整个数组，大小为16
a+0其实是数组第一个元素的地址，是地址就是4/8字节，在指针笔记中有详细介绍
*a是数组首元素，计算的是数组首元素的大小，单位是字节，结果：4
a+1是第二个元素的地址，是地址大小就是4/8
a[1]是第二个元素，计算的是第二个元素的大小-4-单位是字节
&a是整个数组的地址，整个数组的地址也是地址，地址的大小就是4/8字节（&a--->类型:int(*)[4]）
&a是数组的地址，*&a就是拿到了数组，*&a-->a , a就是数组名，sizeof(*&a)-->sizeof(a)，计算的是整个数组的大小，单位是字节-16 //计算的是整个数组的大小，单位是字节-16
&.a是整个数组的地址，&a+1，跳过整个数组，指向数组后边的空间，是一个地址，大小是4/8字节
&a[0]是首元素的地址，计算的是首元素地址的大小，4/8字节
&a[0] + 1是第二个元素的地址，地址的大小就是4/8字节

三、字符数组的练习

int main() {

	char arr[] = { 'a','b','c','d','e','f' };
	printf("%d\n", sizeof(arr));
	printf("%d\n", sizeof(arr + 0));
	printf("%d\n", sizeof(*arr));
	printf("%d\n", sizeof(arr[1]));
	printf("%d\n", sizeof(&arr));
	printf("%d\n", sizeof(&arr + 1));
	printf("%d\n", sizeof(&arr[0] + 1));

	return 0;
}

解析：

arr单独放在sizeof内部，计算的是整个数组的大小，单位是字节，结果是：6
arr+0是数组首元素的地址，结果：4/8
arr 是是首元素的地址，*arr是数组的首元素，首元素的大小1字节，结果：1
同上，结果：1
&arr虽然是数组的地址，但还是地址。结果：4/8
&arr + 1是跳过了整个数组后的地址。地址的大小依然是4/8。
第二个元素地址。结果：4/8

int main() {

	char arr[] = { 'a','b','c','d','e','f' };
	printf("%d\n", strlen(arr));
	printf("%d\n", strlen(arr + 0));
	printf("%d\n", strlen(*arr));
	printf("%d\n", strlen(arr[1]));
	printf("%d\n", strlen(&arr));
	printf("%d\n", strlen(&arr + 1));
	printf("%d\n", strlen(&arr[0] + 1));

	return 0;
}

strlen计算的是 '0' 前的有多少值。在上面数组arr中并未有 '\0' ，则strlen一直越界访问直到遇到 '\0' 后停止计算。结果为：随机值
同上。结果为：随机值
计算的是字符'a'的长度。'a'在ASCII码值中为97，此时strlen是把 97作为起始地址，而编号为97的地址是禁止访问的。所以结果是：报错。
同上。结果为：报错。
随机值
随机值
随机值

四、字符串数组

int main() {

	char arr[] = "abcdef";
	printf("%d\n", sizeof(arr));
	printf("%d\n", sizeof(arr + 0));
	printf("%d\n", sizeof(*arr));
	printf("%d\n", sizeof(arr[1]));
	printf("%d\n", sizeof(&arr));
	printf("%d\n", sizeof(&arr + 1));
	printf("%d\n", sizeof(&arr[0] + 1));

	return 0;
}

计算的是数组的大小。单位是字节。结果为：7
计算的是地址的大小。arr+0是首元素的地址。结果为：4/8
*arr是首元素。sizeof(*arr)计算首元素的大小。结果为：1
arr[1]是第二个元素，计算的是第二个元素的大小。
&arr虽然是数组的地址，但也是地址。结果为：4/8
&arr+1虽然跳过了整个数组后的地址，但也是地址。结果为：4/8
&arr[0] + 1第二个元素的地址。结果为：4/8

int main() {

	char arr[] = "abcdef";
	printf("%d\n", strlen(arr));
	printf("%d\n", strlen(arr + 0));
	printf("%d\n", strlen(*arr));
	printf("%d\n", strlen(arr[1]));
	printf("%d\n", strlen(&arr));
	printf("%d\n", strlen(&arr + 1));
	printf("%d\n", strlen(&arr[0] + 1));

	return 0;
}

计算字符串的总体长度，结果为：6。
同上
计算的是字符'a'的长度。'a'在ASCII码值中为97，此时strlen是把 97作为起始地址，而编号为97的地址是禁止访问的。所以结果是：报错。
同上
&arr取出的是数组的地址，随着数组的地址开始计算直到 '\0'。结果为：6
&arr + 1跳过的是整个数组，结果为：随机值。
(&arr[0] + 1) ==> (&*(arr + 0) + 1) ==> (arr + 0) + 1 ==> arr + 1，跳过首元素，从第二个元素开始计算，直到 '\0'。结果为：5。

五、指针指向字符串

int main() {

	char* p = "abcdef";
	printf("%d\n", sizeof(p));
	printf("%d\n", sizeof(p + 1));
	printf("%d\n", sizeof(*p));
	printf("%d\n", sizeof(p[0]));
	printf("%d\n", sizeof(&p));
	printf("%d\n", sizeof(&p + 1));
	printf("%d\n", sizeof(&p[0] + 1));

	return 0;
}

计算的是字符串长度，结果为：6。
从第二个元素开始计算字符串的长度，结果为：5。
计算的是字符'a'的长度。'a'在ASCII码值中为97，此时strlen是把 97作为起始地址，而编号为97的地址是禁止访问的。所以结果是：报错。
同上
&p取出的是指针变量的地址。从指针变量的地址开始向后计算长度。结果为：随机值。
同上。
(&arr[0] + 1) ==> (&*(arr + 0) + 1) ==> (arr + 0) + 1 ==> arr + 1，跳过首元素，从第二个元素开始计算，直到 '\0'。结果为：5。

int main() {

	char* p = "abcdef";
	printf("%d\n", strlen(p));
	printf("%d\n", strlen(p + 1));
	printf("%d\n", strlen(*p));
	printf("%d\n", strlen(p[0]));
	printf("%d\n", strlen(&p));
	printf("%d\n", strlen(&p + 1));
	printf("%d\n", strlen(&p[0] + 1));

	return 0;
}

计算的是指针变量p的大小。结果为：4/8
p+1是字符b的地址。结果为：4/8
*p就是字符串的第一个字符 'a'。结果为：1
同上
计算的是地址。结果为：4/8
计算的是地址。结果为：4/8
计算的是地址。结果为：4/8

六、二维数组

int main() {

	int a[3][4] = { 0 };
	printf("%d\n", sizeof(a));
	printf("%d\n", sizeof(a[0][0]));
	printf("%d\n", sizeof(a[0]));
	printf("%d\n", sizeof(a[0] + 1));
	printf("%d\n", sizeof(*(a[0] + 1)));
	printf("%d\n", sizeof(a + 1));
	printf("%d\n", sizeof(*(a + 1)));
	printf("%d\n", sizeof(&a[0] + 1));
	printf("%d\n", sizeof(*(&a[0] + 1)));
	printf("%d\n", sizeof(*a));
	printf("%d\n", sizeof(a[3]));

	return 0;
}

计算的是整个二维数组的大小。结果为：48
计算的是第一个元素的大小。结果为：4
a[0]相当于第一行做为一维数组的数组名，sizeof(arr[0])把数组名单独放在sizeof()内，计算的是第一行的大小。例如int a[] = {0}.sizeof(a)计算的是a数组的大小。
a[0]是第一行数组名，数组名此时是首元素的地址。a[0]其实就是第一行第一个元素的地址，所以a[0] + 1就是第一行第二个元素地址。地址大小是4/8字节。
(*(a[0] + 1))是第一行第二个元素，大小是4个字节。
a是二维数组的数组名。没有sizeof(a)，也没有&a，所以a是首元素地址，而把二维数组看成一维数组时，二维数组的首元素是它第一行。 a就是第一行首元素的地址。a+1这是第二行的地址。结果为：4
sizeof(a[1])计算第二行的大小,单位是字节。 a是首元素地址，a+1是第二个元素的地址。结果为：4/8
计算的是第二行，大小单位是字节。结果为：16
a是首元素地址也就是第一行的地址。*a就是第一行，sizeof(*a)就是计算第一行的大小。

以上就是本章所有内容。若有勘误请私信不才。万分感激💖💖 若有帮助不要吝啬点赞哟~~💖💖

ps:表情包来自网络，侵删🌹

若是看了这篇笔记彻底拿捏指针可以在评论区打出：小小指针！拿捏！😎

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