C语言：内存地址分析 & sizeof和strlen用法总结

还是在大学时代接触的C语言，当时学习数组、指针等概念时，怎一个“晕”字了得。最近在学习之余，疯狂地恶补了相关知识，故总结之，如有错误，请大家多多指点。

一、 内存地址分析

1) 先来看一个最基础的例子：

[objc] view plain copy

1. int a[4];  

提问：&a[0],  a,  &a,  a+1,  &(a+1),  &a+1 分别表示什么？

咋一看，真的不知所措； 我们可以图解来分析它（假设下面的操作均在32为系统上面）。

先来对上图进行简单的说明工作：

1. 紫色区域就是数组a在内存中存储的具体的值，因为定义的时候是a[4], 所以内存存储区域有四块“具体数值”内容。

2. 假设数组中的第一个元素在内存中的地址为0x8000, 所以各个元素的地址如上图所标注的，即他们表示数组a中各个元素的内存地址。

3. &a所指向的是整个数组在内存中的地址。

下面，我们再对刚才提出的问题进行一一解答。

1. &a[0] : 对应上图，它的值就是0x8000, 即表示数组a的第一个元素的地址。

2. a :  和&a[0] 是等价的；注意a是一个指针常量，即它的值不可以被改变。所以数组名可以理解为是一个指针常量，它所表示的值便是数组中第一个元素的地址。

3. &a : 它表示的是整个数组的地址，虽然它的值和a及&a[0] 是一致的；但表达的含义却是不一致的；

4. a+1 : 因为a表示的是数组中第一个元素的地址，所以a+1表示第二个元素的地址，也就是0x8004。

5. &(a+1) : 这个表达式是错误的。只有整个数组的地址才可以写成&a, 而a+1 表示第二个元素的地址，此时再取地址(&)是不正确的。

6. &a+1 : &a表示整个数组的地址，再加上1表示加上整个数组字节长度的地址，所以它的值就是上图中标注的0x8010。

2) 我们再来看一个地址分布实例：

[objc] view plain copy

1. int a = 3;  
2. int b;  
3.   
4. int main(int argc, const charchar * argv[]) {  
5.     // insert code here...  
6.       
7.     int c = 4;  
8.     int d;  
9.       
10.     charchar *str = "hello world";  
11.       
12.     char str2[] = "good idea";  
13.   
14.     printf("%p\n",&a);  
15.     printf("%p\n",&b);  
16.     printf("%p\n",&c);  
17.     printf("%p\n",&d);  
18.     printf("%p\n",str);  
19.     printf("%p\n",&str);  
20.     printf("%p\n",*(&str)); // 可以看出，&str地址中存放的内容是str的地址  
21.     printf("%p\n",str2);  
22.     printf("%p\n",&str2);  
23.       
24.     return 0;  
25. }  

在我电脑上面的打印结果为：

0x100001028

0x10000102c

0x7fff5fbff744

0x7fff5fbff740

0x100000f78

0x7fff5fbff738

0x100000f78

0x7fff5fbff75e

0x7fff5fbff75e

直接看这些结果，放佛没有什么规律可言。不过大家可以参照《C语言：链接属性与存储类型》这一节的内容进行分析。在这一节中，我最后给出了一张内存分配图，如下：

1. a是一个已初始化的全局变量，所以它的地址比较小。

2. b是一个未初始化的全局变量，所以它分配的内存地址比a大，打印出的结果，他们相差4个字节，所以在内存分配上是连续的。

3. c,d 均是分配在栈存储区的，所以他们的内存地址看起来比a，b的大了许多。

4. str存放的是一个字符串常量，它存储在只读数据区。所以它的打印值比a的还要小。

5. &str是一个指向字符串常量的指针，它是分配在栈上面的，所以它的值和c，d比较接近。

6. *(&str) 打印出来的结果和str是一致的。即&str地址中存放的内容是str的地址。

7. str2 和 &str2 已经在第一个例子中进行了分析，这里就不在重复说明了。

二、 sizeof 和 strlen

sizeof在c语言中使用比较广泛。

1. 直接实参传递数组名

[objc] view plain copy

1. int a[10];  
2. printf("%ld\n",sizeof(a));  

sizeof计算的是数组字节大小，输出结果为 40。

2.  传递的是地址

[objc] view plain copy

1. void foo(int a[]) {  
2.     printf("%ld\n",sizeof(a));  
3. }  

然后调用的时候：

[objc] view plain copy

1. foo(a);  

注意：这里传递的a是一个指针，即a数组所在的地址。只是在定义函数foo的时候，故意将形参写成int a[] 数组的形式。这样在使用的时候，放佛就是在操作数组一样。但其实这是一个误区，它实际传递的就是指针。所以foo函数完全可以定义成这种形式

[objc] view plain copy

1. void foo(intint *a) {  
2.     printf("%ld\n",sizeof(a));  
3. }  

所以说上述两种对foo函数的定义是等价的。现在我们再来分析函数foo中打印的sizeof(a) 就容易多了。因为a是一个地址，所以在32位系统中它占4个字节，故打印结果为4。

3.  用sizeof来分析 字符数组

[objc] view plain copy

1. char str[5] = "hello";  
2. printf("%s\n",str);  

分析打印结果？

打印结果有三种可能：1. hello; 2. hello加一些乱码; 3. 程序直接奔溃

分析：因为定义的str数组长度为5，所以数组没有\0结尾。

1. 如果内存中str数组后面的字节正好是 00， 则表示str数组结束，输出hello。

2. 如果str数组后面的字节不是 00， 则会继续往内存后面寻找，过了很多字节后，终于找到 00 了，所以会输出 hello加一些乱码。

3. 如果str数组后面的字节不是 00， 则会继续往内存后面寻找，且正好找到了系统禁止访问的内存区域，则程序直接奔溃。

字符数组分配内存的机制结论：

如果数组定义为:char str[5] = "hello", 则内存分配中，不会加上'\0', 所以 sizeof(str) 结果为5

如果数组定义为:char str2[] = "hello", 则内存分配中会加上'\0',所以 sizeof(str) 结果为6

如果数组定义为:char str3[7] = "hello", 则内存分配中会加上'\0\0',所以 sizeof(str) 结果为7

上面的str,str2,str3 经过strlen计算后的结果均为5。而sizeof的值是一直变化的。

说明strlen 是计算的字符串实际的长度，sizeof是计算数组初始化时的长度