揭秘C语言的心脏:深入探索指针与数组的奥秘
2024/2/6 23:02:25
本文主要是介绍揭秘C语言的心脏:深入探索指针与数组的奥秘,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!
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1. strlen()和sizeof的区别
名称 | 区别 |
---|---|
sizeof | 1. sizeof是操作符 2. sizeof计算操作数所占内存的⼤⼩,单位是字节 3. 不关注内存中存放什么数据 |
strlen | 1. strlen是库函数,使⽤需要包含头⽂件 string.h 2. srtlen是求字符串⻓度的,统计的是 ‘\0’ 之前字符的隔个数 3. 关注内存中是否有’\0’ ,如果没有’\0’,就会持续往后找,可能会越界 |
2. 数组名的理解
- sizeof(数组名),数组名单独放在括号里,这⾥的数组名表⽰整个数组,计算的是整个数组的⼤⼩。
- &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。
- 除此之外所有的数组名都表⽰⾸元素的地址。
3. 一维数组
3.1 题目
int main() { //输出结果? 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; }
3.2 输出结果
- 该环境为VS2022,×64环境。后续也会在该环境下实验
3.3 解析
- sizeof(a),这⾥的a是数组名表⽰整个数组,计算整个数组的大小,数组每个元素是整型,一共有四个元素。所以4*4=16
- a+0是个表达式,这时a就是数组首元素地址,a+0仍是首元素地址,地址在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- a是数组首元素地址,对a解引用得到1,1是整型,所以大小为4
- a是数组首元素地址,a+1是第二个元素的地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- a[1]是数组第二个元素2,是一个整型,大小为4
- &a是对数组名取地址,代表整个数组的地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- &a的&和*相互抵消,相当于sizof(a),也就是第一步,大小为16
- &a+1指的是以整个数组的地址为单位,跳过整个数组之后的地址,仍是地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- &a[0]就是数组首元素的地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- &a[0]+1就是第二个元素地址,与a+1等价,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
4. 字符数组
4.1 题目一
int main() { //输出结果? 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; }
(1) 输出结果
(2) 解析
- sizeof(arr),这⾥的arr是数组名表⽰整个数组,计算整个数组的大小,数组每个元素是字符型,一共6个元素,1*6=6
- a+0是个表达式,这时a就是数组首元素地址,a+0仍是首元素地址,地址在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- arr是数组首元素地址,对arr解引用得到a,a是字符型,所以大小为1
- arr[1]是数组第二个元素b,大小为1
- &arr是对数组名取地址,代表整个数组的地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- &arr+1指的是以整个数组的地址为单位,跳过整个数组之后的地址,仍是地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- &arr[0]+1就是第二个元素地址,与arr+1等价,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
4.2 题目二
int main() { //输出结果? 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[0] + 1)); printf("%d\n", strlen(*arr)); printf("%d\n", strlen(arr[1])); return 0; }
(1) 输出结果
(2) 解析
- strlen是以’\0’为标志的,如果数组里没有,会继续往内存中寻找,直到找到’\0’,所以是个随机值
- arr+0也是首元素地址,与1同理,所以也是随机值
- &arr是对数组名取地址,代表整个数组的地址,为了存储方便也会以数组首元素的地址表示,所以和1.2值相同,也是个随机值
- &arr+1指的是以整个数组的地址为单位,跳过整个数组之后的地址,不知道’\0’在哪,所以也是随机值
- &arr[0]+1就是第二个元素地址,一直找到内存中的\0’,是个随机值且会比1的长度少一
- strlen的参数要传地址进去,否则就会出错
- strlen的参数要传地址进去,否则就会出错
4.3 题目三
int main() { //输出结果? 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; }
(1) 输出结果
(2) 解析
- sizeof(arr),计算整个数组的大小,字符串默认的结束标志为’\0’,所以数组一共有7个元素,每个元素都是字符型,1*7=7
- arr+0是个表达式,这时arr数组首元素地址,arr+0仍是首元素地址,地址在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- arr是数组首元素的地址,对其解引用等到第一个元素a,a为字符型,大小为1
- arr[1]是数组第二个元素b,大小也为1
- &arr是对数组名取地址,代表整个数组的地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- &arr+1指的是以整个数组的地址为单位,跳过整个数组之后的地址,仍是地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- &arr[0]+1就是第二个元素地址,与arr+1等价,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
4.4 题目四
int main() { //输出结果? 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[0] + 1)); printf("%d\n", strlen(*arr)); printf("%d\n", strlen(arr[1])); return 0; }
(1) 输出结果
(2) 解析
- strlen是以’\0’为标志的,字符串默认结束标志位’\0’,所以是6
- arr+0也是首元素地址,与1同理,所以也是6
- &arr是对数组名取地址,代表整个数组的地址,为了存储方便也会以数组首元素的地址表示,所以和1.2值相同,也是6
- &arr+1指的是以整个数组的地址为单位,跳过整个数组之后的地址,不知道’\0’在哪,所以是随机值
- &arr[0]+1就是第二个元素地址,一直找到内存中的\0’,会比1的长度少一,是5
- strlen的参数要传地址进去,否则就会出错
- strlen的参数要传地址进去,否则就会出错
4.5 题目五
int main() { //输出结果? char* p = "abcdef"; printf("%d\n", sizeof(p)); printf("%d\n", sizeof(p + 1)); printf("%d\n", sizeof(&p)); printf("%d\n", sizeof(&p + 1)); printf("%d\n", sizeof(&p[0] + 1)); printf("%d\n", sizeof(*p)); printf("%d\n", sizeof(p[0])); return 0; }
(1) 输出结果
(2) 解析
- 字符串存储的是首元素地址,所以p相当于首元素地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- 同理p+1是第二个元素的地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- 对p取地址,相当于得到还是地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- &arr+1指的是以整个数组的地址为单位,跳过整个数组之后的地址,仍是地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- &p[0]+1就是第二个元素地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- *p与p[0]都是第一个元素,大小为1
4.6 题目六
int main() { //输出结果? char* p = "abcdef"; printf("%d\n", strlen(p)); printf("%d\n", strlen(p + 1)); printf("%d\n", strlen(&p)); printf("%d\n", strlen(&p + 1)); printf("%d\n", strlen(&p[0] + 1)); printf("%d\n", strlen(*p)); printf("%d\n", strlen(p[0])); return 0; }
(1) 输出结果
(2) 解析
- strlen是以’\0’为标志的,字符串默认结束标志位’\0’,所以是6
- p+1就是第二个元素地址,一直找到内存中的\0’,会比1的长度少一,是5
- &p是对数组名取地址,代表整个数组的地址,为了存储方便也会以数组首元素的地址表示,所以和1值相同,也是6
- &p+1指的是以整个数组的地址为单位,跳过整个数组之后的地址,不知道’\0’在哪,所以是随机值
- &p[0]+1就是第二个元素地址,一直找到内存中的\0’,会比1的长度少一,是5
- *p与p[0]都是第一元素。strlen的参数要传地址进去,否则就会出错
5. 二维数组
int main() { //输出结果? 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; }
(1) 输出结果
(2) 解析
- sizeof(a),这⾥的a是数组名表⽰整个数组,计算整个二维数组的大小,数组每个元素是整型型,一共12个元素,12*4=48
- a[0][0]是指二维数组第一个元素,是个整型,大小为4
- a[0]相当于第一排首元素的地址,在二维数组中这里可以抽象理解为一维数组的数组名,单独放在sizeof中,所以4*4=16
- a[0]+1是一个表达式,代表第一排第二个元素的地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- a[0]相当于第一排首元素的地址,*a[0]就是首元素,大小为4
- a第一排的地址,a+1是第二排地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- *(a+1)等价于a[1],相当于第二排的数组名,4*4=16
- &a[0] + 1等价于a=1,即第二排地址,在×86环境下大小为4,在×64环境下大小为8
- *(&a[0] + 1))等价于*(a+1),与7相同,大小为16
- *a相当于第一排的数组名,大小也为16
- 因为sizeof只是根据类型判断,所以不会管是否越界,所以仍相当于一排的数组名,大小为16
6. 指针深度理解
6.1 题目一
#include <stdio.h> int main() { int a[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; int* ptr = (int*)(&a + 1); printf("%d,%d", *(a + 1), *(ptr - 1)); return 0; }
(1) 输出结果
(2) 解析
- a是首元素的地址,a+1是指第二个元素的地址,对其解引用就是第二个元素,也就是2
- &a+1跳过整个数组,在被强制类型转换为int*,减1指向5,解引用就是5
6.2 题目二
#include<stdio.h> //在X86环境下 //假设结构体的⼤⼩是20个字节 //程序输出的结构是啥? struct Test { int Num; char* pcName; short sDate; char cha[2]; short sBa[4]; }*p = (struct Test*)0x100000; int main() { printf("%p\n", p + 0x1); printf("%p\n", (unsigned long)p + 0x1); printf("%p\n", (unsigned int*)p + 0x1); return 0; }
(1) 输出结果
(2) 解析
- p的地址是0x100000,是十六进制表示,加1跳过一个结构体大小(20),十六进制表示就是00100014
- p被强制类型转换为无符号长整型,加1相当于加上数字1,就为00100001
- p被强制类型转换为无符号整型的指针,加1跳过一个整型,为00100004
6.3 题目三
#include <stdio.h> //输出什么? int main() { int a[3][2] = { (0, 1), (2, 3), (4, 5) }; int* p; p = a[0]; printf("%d", p[0]); return 0; }
(1) 输出结果
(2) 解析
- 括号表达式从左往右依次计算,取最后一次的值,所以数组中元素简化为1,3,5
- p[0]就是数组的首元素,为1
6.4 题目四
//假设环境是x86环境,程序输出的结果是啥? #include <stdio.h> int main() { int a[5][5]; int(*p)[4]; p = a; printf("%p,%d\n", &p[4][2] - &a[4][2], &p[4][2] - &a[4][2]); return 0; }
(1) 输出结果
(2) 解析
- 首先我们得知道数组在内存中是连续存储的
- p的类型为int(*p)[4],p[4][2]等价于*(*(p+4)+2),也就是说把p跳过4个以int(*p)[4]类型的距离,跳过2个整型
- 示意图如下,蓝色代表p[4][2],红色代表a[4][2]
- &p[4][2] - &a[4][2]之间差四个元素,值为-4,又因为地址是无符号的整数,所以发生整型提升
6.5 题目五
#include <stdio.h> //输出什么? int main() { char* a[] = { "work","at","alibaba" }; char** pa = a; pa++; printf("%s\n", *pa); return 0; }
(1) 输出结果
(2) 解析
- 这是一个指针数组,每个元素类型为char*,分别指向一个字符串,如图
- pa++跳过一个char*的地址指向第二个元素,对其解引用得到at
6.6 题目六
#include <stdio.h> int main() { char* c[] = { "ENTER","NEW","POINT","FIRST" }; char** cp[] = { c + 3,c + 2,c + 1,c }; char*** cpp = cp; printf("%s\n", **++cpp); printf("%s\n", *-- * ++cpp + 3); printf("%s\n", *cpp[-2] + 3); printf("%s\n", cpp[-1][-1] + 1); return 0; }
(1) 输出结果
(2) 解析
- 由图可知cpp++指向c+2,再两次解引用得到"POINT"的首元素地址
- cpp先++指向c+1,解引用得到c+1,再–得到c解引用得到ENTER的首元素地址,+3得到E的地址
- *cpp[-2]等价于**(cpp-2),cpp-2指向c+3,两次解引用得到FIRST的首元素地址,+3得到S的地址
- cpp[1][-1]等价于*(*(cpp-1)-1),这时候cpp指向的是第一个c,cpp-1再解引用得到c+2,再-1解引用得到NEW的地址,最好加1得到E的地址
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