C语言：深入了解指针4(超级详细)

看之前必须得掌握有一定指针的知识，不然会看不懂，如果有不懂的可以看我博客 指针1，指针2，指针3 这三个讲了指针全部的基础知识超级详细，这篇只要是讲一些指针练习题也是非常详细

1. sizeof和strlen的对⽐

1. 基本定义和用途

• sizeof：sizeof 是一个运算符，不是函数。它用于计算数据类型或变量所占用的内存字节数。这个计算是在编译时完成的，与程序运行时的数据内容无关。
• strlen：strlen 是一个标准库函数，定义在 <string.h>（C）或 <cstring>（C++）头文件中。它用于计算以 '\0' 结尾的字符串的实际长度，即字符串中字符的个数（不包括字符串结束符 '\0'），这个计算是在程序运行时进行的。

2. 语法和使用示例

#include <stdio.h>

#include <string.h>

int main() 

{ 

      char str[] = "Hello";

      // 使用 sizeof 计算数组占用的内存字节数

      size_t size = sizeof(str); 

     // 使用 strlen 计算字符串的实际长度 

     size_t length = strlen(str); 

     printf("sizeof(str) = %zu\n", size); 

     printf("strlen(str) = %zu\n", length); 

      return 0;

}

输出结果：

sizeof(str) = 6 

strlen(str) = 5

在这个例子中，sizeof(str) 返回 6，因为数组 str 包含 5 个字符 'H'、'e'、'l'、'l'、'o' 以及一个字符串结束符 '\0'，每个字符占 1 字节，所以总共 6 字节。而 strlen(str) 返回 5，因为它只计算字符串中实际的字符个数，不包括 '\0'。

3. 对不同数据类型的处理

• sizeof
  • 对于基本数据类型，如 int、char、double 等，sizeof 返回该数据类型在当前系统中占用的字节数。例如，在 32 位系统中，sizeof(int) 通常返回 4，sizeof(char) 返回 1。
  • 对于数组，sizeof 返回整个数组占用的内存字节数。
  • 对于指针，sizeof 返回指针变量本身占用的内存字节数，而不是指针所指向的对象的大小。例如，在 32 位系统中，所有指针类型的 sizeof 结果通常都是 4 字节，在 64 位系统中通常是 8 字节。

#include <stdio.h>

int main() 

{ 

    int arr[10]; 

    int *ptr = arr;

    printf("sizeof(arr) = %zu\n", sizeof(arr));

    printf("sizeof(ptr) = %zu\n", sizeof(ptr)); 

    return 0;

}

• strlen：strlen 只能用于以 '\0' 结尾的字符串。如果传递给 strlen 的参数不是一个有效的以 '\0' 结尾的字符串，会导致未定义行为，因为 strlen 会一直向后查找 '\0'，直到找到为止。

4. 性能差异

• sizeof：由于 sizeof 是在编译时计算的，不会产生运行时开销，因此性能非常高。
• strlen：strlen 需要在运行时遍历字符串，直到找到 '\0' 为止，因此其时间复杂度为 ，其中  是字符串的长度。当处理长字符串时，strlen 的性能会受到一定影响。

5. 总结

• 如果需要知道数据类型或变量占用的内存大小，应该使用 sizeof。
• 如果需要知道以 '\0' 结尾的字符串的实际长度，应该使用 strlen。

  2. 数组和指针笔试题解析

     通过上面对strlen和sizeof的了解，结合我之前发的指针1和指针2，指针3的知识，我们来做一些综合性的题目。

2.1 ⼀维数组

认真思考哦

#include<stdio.h>
int main()
{int a[] = { 1,2,3,4 };// 1. sizeof(a)printf("%d\n", sizeof(a));// 2. sizeof(a + 0)printf("%d\n", sizeof(a + 0));// 3. sizeof(*a)printf("%d\n", sizeof(*a));// 4. sizeof(a + 1)printf("%d\n", sizeof(a + 1));// 5. sizeof(a[1])printf("%d\n", sizeof(a[1]));// 6. sizeof(&a)printf("%d\n", sizeof(&a));// 7. sizeof(*&a)printf("%d\n", sizeof(*&a));// 8. sizeof(&a + 1)printf("%d\n", sizeof(&a + 1));// 9. sizeof(&a[0])printf("%d\n", sizeof(&a[0]));// 10. sizeof(&a[0] + 1)printf("%d\n", sizeof(&a[0] + 1));return 0;
}

我们接下来来分析一下：

我们来回顾一下我之前提到过的：

数组名是数组首元素的地址
但是有2个例外：
1. sizeof(数组名)，数组名单独放在括号里。
2. &数组名  

1. sizeof(a)

• a 是一个包含 4 个 int 类型元素的数组。sizeof 运算符作用于数组名时，返回整个数组占用的内存字节数。
• 每个 int 类型占 4 个字节，数组有 4 个元素，所以 sizeof(a) 的结果是 4 * 4 = 16 字节。

2. sizeof(a + 0)

• 根据数组名的特性，当数组名出现在表达式中（除了作为 sizeof 或 & 运算符的操作数），它会隐式转换为指向数组首元素的指针(int *类型)。
• a + 0 等价于指向数组首元素的指针，指针在 32 位系统下占 4 个字节，在 64 位系统下占 8 个字节。所以 sizeof(a + 0) 的结果是指针的大小。

3. sizeof(*a)

• a 隐式转换为指向数组首元素的指针，*a 表示解引用该指针，得到数组的首元素，即 a[0]。
• a[0] 是 int 类型，int 类型占 4 个字节，所以 sizeof(*a) 的结果是 4 字节。

4. sizeof(a + 1)

• a 隐式转换为指向数组首元素的指针，a + 1 是指向数组第二个元素的指针(int *类型)。
• 指针的大小在 32 位系统下是 4 字节，在 64 位系统下是 8 字节，所以 sizeof(a + 1) 的结果是指针的大小。

5. sizeof(a[1])

• a[1] 是数组的第二个元素，类型为 int。
• int 类型占 4 个字节，所以 sizeof(a[1]) 的结果是 4 字节。

6. sizeof(&a)

• &a 是一个指向整个数组的指针(int (*) [4]类型)，虽然它和指向数组首元素的指针在数值上可能相同，但类型不同。
• 指针的大小在 32 位系统下是 4 字节，在 64 位系统下是 8 字节，所以 sizeof(&a) 的结果是指针的大小。

7. sizeof(*&a)

• &a 是指向整个数组的指针，*&a 等价于 a，也就是整个数组。
• 整个数组包含 4 个 int 类型元素，每个 int 占 4 个字节，所以 sizeof(*&a) 的结果是 4 * 4 = 16 字节。

8. sizeof(&a + 1)

• &a 是指向整个数组的指针(int (*) [4]类型)，&a + 1 是指向下一个与 a 同类型数组的指针。
• 指针的大小在 32 位系统下是 4 字节，在 64 位系统下是 8 字节，所以 sizeof(&a + 1) 的结果是指针的大小。

9. sizeof(&a[0])

• &a[0] 是指向数组首元素的指针(int *类型)。
• 指针的大小在 32 位系统下是 4 字节，在 64 位系统下是 8 字节，所以 sizeof(&a[0]) 的结果是指针的大小。

10. sizeof(&a[0] + 1)

• &a[0] 是指向数组首元素的指针(int *类型)，&a[0] + 1 是指向数组第二个元素的指针(int *类型)。
• 指针的大小在 32 位系统下是 4 字节，在 64 位系统下是 8 字节，所以 sizeof(&a[0] + 1) 的结果是指针的大小。

2.2 字符数组

接下来我们来几组字符数组来练习练习一下吧

代码1：

#include <stdio.h>int main()
{char arr[] = { 'a','b','c','d','e','f' };// 1. sizeof(arr)printf("%d\n", sizeof(arr));// 2. sizeof(arr + 0)printf("%d\n", sizeof(arr + 0));// 3. sizeof(*arr)printf("%d\n", sizeof(*arr));// 4. sizeof(arr[1])printf("%d\n", sizeof(arr[1]));// 5. sizeof(&arr)printf("%d\n", sizeof(&arr));// 6. sizeof(&arr + 1)printf("%d\n", sizeof(&arr + 1));// 7. sizeof(&arr[0] + 1)printf("%d\n", sizeof(&arr[0] + 1));return 0;
}

接下来我们来详细的分析一下吧：

我们来回顾一下我之前提到过的：

数组名是数组首元素的地址
但是有2个例外：
1. sizeof(数组名)，数组名单独放在括号里。
2. &数组名 

1. sizeof(arr)

• arr 是一个字符数组，当 sizeof 运算符作用于数组名时，它返回整个数组所占用的内存字节数。
• 该数组包含 6 个 char 类型的元素，每个 char 类型通常占用 1 个字节，所以 sizeof(arr) 的结果是 6 * 1 = 6。

2. sizeof(arr + 0)

• 当数组名 arr 出现在表达式中（除了作为 sizeof 或 & 运算符的操作数）时，它会隐式转换为指向数组首元素的指针(char*类型)，即 arr 退化为 char * 类型的指针。
• arr + 0 仍然是指向数组首元素的指针，sizeof 计算的是指针的大小。在 32 位系统中，指针大小通常为 4 字节；在 64 位系统中，指针大小通常为 8 字节。

3. sizeof(*arr)

• 由于 arr 退化为指向数组首元素的指针，*arr 表示对该指针进行解引用，得到数组的首元素 arr[0]。
• arr[0] 是 char 类型，char 类型占用 1 个字节，所以 sizeof(*arr) 的结果是 1。

4. sizeof(arr[1])

• arr[1] 是数组的第二个元素，其类型为 char。
• 因此，sizeof(arr[1]) 的结果同样是 1 字节。

5. sizeof(&arr)

• &arr 是一个指向整个数组的指针，其类型为 char (*)[6]，表示指向包含 6 个 char 元素的数组的指针。
• 但无论指针指向何种类型的对象，sizeof 计算的都是指针本身的大小。所以在 32 位系统中为 4 字节，在 64 位系统中为 8 字节。

6. sizeof(&arr + 1)

• &arr 是指向整个数组的指针(char (*)[6])，&arr + 1 表示对该指针进行偏移，使其指向下一个与 arr 同类型的数组的起始位置。
• 它仍然是一个指针，所以 sizeof(&arr + 1) 的结果和 sizeof(&arr) 一样，在 32 位系统中为 4 字节，在 64 位系统中为 8 字节。

7. sizeof(&arr[0] + 1)

• &arr[0] 是数组首元素的地址，类型为 char *。
• &arr[0] + 1 是指向数组第二个元素的指针，同样是 char * 类型。
• 所以 sizeof(&arr[0] + 1) 计算的是指针的大小，在 32 位系统中为 4 字节，在 64 位系统中为 8 字节。

代码2：

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{char arr[] = { 'a','b','c','d','e','f' };// 1. strlen(arr)printf("%d\n", strlen(arr));// 2. strlen(arr + 0)printf("%d\n", strlen(arr + 0));// 3. strlen(*arr)printf("%d\n", strlen(*arr));// 4. strlen(arr[1])printf("%d\n", strlen(arr[1]));// 5. strlen(&arr)printf("%d\n", strlen(&arr));// 6. strlen(&arr + 1)printf("%d\n", strlen(&arr + 1));// 7. strlen(&arr[0] + 1)printf("%d\n", strlen(&arr[0] + 1));return 0;
}

 接下来我们来详细的分析一下吧：

我们来回顾一下我之前提到过的：

数组名是数组首元素的地址
但是有2个例外：
1. sizeof(数组名)，数组名单独放在括号里。
2. &数组名 

1. strlen(arr)

• arr 是一个字符数组，但是该数组初始化时没有包含字符串结束符 '\0'。
• strlen 函数会从 arr 指向(char*类型)的地址开始，逐个字符向后查找 '\0'，直到找到为止。由于 arr 中没有 '\0'，strlen 会继续访问数组后面的内存，这会导致未定义行为，其输出结果是不确定的，可能是一个随机值，甚至可能引发程序崩溃。

2. strlen(arr + 0)

• arr + 0 等同于 arr，因为数组名 arr 在表达式中（除了作为 sizeof 或 & 运算符的操作数）会隐式转换为指向数组首元素的指针(char*类型)，加上 0 后仍然指向数组首元素。
• 同样，由于数组中没有 '\0'，这也会导致未定义行为，输出结果是一个随机值。

3. strlen(*arr)

• *arr 对 arr 进行解引用，得到数组的首元素 'a'，其 ASCII 值为 97。
• strlen 函数期望的参数是一个指向以 '\0' 结尾的字符串的指针（char * 类型），而这里传递的是一个 char 类型的值（97）。将这个值当作指针来处理是错误的，会导致未定义行为，97作为地址传给给了strlen，可能会引发程序崩溃。

4. strlen(arr[1])

• arr[1] 是数组的第二个元素 'b'，其 ASCII 值为 98。
• 与 strlen(*arr) 类似，strlen 函数期望的是一个指针，而这里传递的是一个 char 类型的值，会导致未定义行为，98作为地址传给给了strlen，可能会引发程序崩溃。

5. strlen(&arr)

• &arr 是一个指向整个数组的指针，其类型为 char (*)[6]。
• strlen 函数期望的参数是 char * 类型的指针，这里传递的指针类型不匹配。将 char (*)[6] 类型的指针当作 char * 类型的指针来使用会导致未定义行为，可能会引发程序崩溃，也可能是一个随机值。

6. strlen(&arr + 1)

• &arr 是指向整个数组的指针char (*)[6]，&arr + 1 会跳过整个数组，指向下一个与 arr 同类型的数组的起始位置的地址。
• 同样，strlen 函数期望的是 char * 类型的指针，这里指针类型不匹配，并且该位置的内存内容是不确定的，会导致未定义行为，可能会引发程序崩溃，也可能是一个随机值。

7. strlen(&arr[0] + 1)

• &arr[0] 是数组首元素的地址，&arr[0] + 1 是指向数组第二个元素的指针(char*类型)。
• 由于数组中没有 '\0'，strlen 会从第二个元素开始向后查找 '\0'，但一直找不到，会继续访问数组后面的内存，这会导致未定义行为，输出结果不确定，也可能是一个随机值。

代码3

#include <stdio.h>int main()
{char arr[] = "abcdef";// 1. sizeof(arr)printf("%d\n", sizeof(arr));// 2. sizeof(arr + 0)printf("%d\n", sizeof(arr + 0));// 3. sizeof(*arr)printf("%d\n", sizeof(*arr));// 4. sizeof(arr[1])printf("%d\n", sizeof(arr[1]));// 5. sizeof(&arr)printf("%d\n", sizeof(&arr));// 6. sizeof(&arr + 1)printf("%d\n", sizeof(&arr + 1));// 7. sizeof(&arr[0] + 1)printf("%d\n", sizeof(&arr[0] + 1));return 0;
}

 接下来我们来详细的分析一下吧：

我们来回顾一下我之前提到过的：

数组名是数组首元素的地址
但是有2个例外：
1. sizeof(数组名)，数组名单独放在括号里。
2. &数组名 

1. sizeof(arr)

• arr 是一个字符数组，使用字符串字面量 "abcdef" 进行初始化。字符串字面量在 C 语言中会自动在末尾添加一个字符串结束符 '\0'。
• 所以数组 arr 实际上包含了 7 个字符：'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', '\0'。
• sizeof 运算符作用于数组名时，返回整个数组所占用的内存字节数。每个 char 类型占 1 个字节，因此 sizeof(arr) 的结果是 7。

2. sizeof(arr + 0)

• 当数组名 arr 出现在表达式中（除了作为 sizeof 或 & 运算符的操作数）时，它会隐式转换为指向数组首元素的指针，即 arr 退化为 char * 类型的指针。
• arr + 0 仍然指向数组的首元素，本质上还是一个指针。
• sizeof 计算的是指针的大小。在 32 位系统中，指针大小通常为 4 字节；在 64 位系统中，指针大小通常为 8 字节。

3. sizeof(*arr)

• 由于 arr 退化为指向数组首元素的指针，*arr 表示对该指针进行解引用，得到数组的首元素 arr[0]，也就是字符 'a'。
• arr[0] 是 char 类型，char 类型占用 1 个字节，所以 sizeof(*arr) 的结果是 1。

4. sizeof(arr[1])

• arr[1] 是数组的第二个元素，其类型为 char。
• 因此，sizeof(arr[1]) 的结果同样是 1 字节。

5. sizeof(&arr)

• &arr 是一个指向整个数组的指针，其类型为 char (*)[7]，表示指向包含 7 个 char 元素的数组的指针。
• 但无论指针指向何种类型的对象，sizeof 计算的都是指针本身的大小。所以在 32 位系统中为 4 字节，在 64 位系统中为 8 字节。

6. sizeof(&arr + 1)

• &arr 是指向整个数组的指针(char (*)[7])，&arr + 1 表示对该指针进行偏移，使其指向下一个与 arr 同类型的数组的起始位置。
• 它仍然是一个指针，所以 sizeof(&arr + 1) 的结果和 sizeof(&arr) 一样，在 32 位系统中为 4 字节，在 64 位系统中为 8 字节。

7. sizeof(&arr[0] + 1)

• &arr[0] 是数组首元素的地址，类型为 char *。
• &arr[0] + 1 是指向数组第二个元素的指针，同样是 char * 类型。
• 所以 sizeof(&arr[0] + 1) 计算的是指针的大小，在 32 位系统中为 4 字节，在 64 位系统中为 8 字节。

代码4

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{// 定义并初始化字符数组 arrchar arr[] = "abcdef";// 1. strlen(arr)printf("%d\n", strlen(arr));// 2. strlen(arr + 0)printf("%d\n", strlen(arr + 0));// 3. strlen(*arr)printf("%d\n", strlen(*arr));// 4. strlen(arr[1])printf("%d\n", strlen(arr[1]));// 5. strlen(&arr)printf("%d\n", strlen(&arr));// 6. strlen(&arr + 1)printf("%d\n", strlen(&arr + 1));// 7. strlen(&arr[0] + 1)printf("%d\n", strlen(&arr[0] + 1));return 0;
}

 接下来我们来详细的分析一下吧：

我们来回顾一下我之前提到过的：

数组名是数组首元素的地址
但是有2个例外：
1. sizeof(数组名)，数组名单独放在括号里。
2. &数组名

1 printf(strlen(arr));

• arr 作为数组名，在 strlen 函数调用时，它会隐式转换为指向数组首元素的指针（这是数组在表达式中的一种退化行为），也就是指向字符 'a' 的指针(char*)。
• strlen 函数会从该指针指向的位置开始，逐个字符向后查找，直到遇到 '\0' 为止。从 'a' 开始，依次是 'b'、'c'、'd'、'e'、'f'，再到 '\0'，总共 6 个有效字符（不包含 '\0'）。所以 strlen(arr) 的返回值是 6，程序会输出 6。

2 printf(strlen(arr + 0));

• arr + 0 本质上和 arr 是一样的，因为指针(char*)加上 0 并不会改变其指向。所以 arr + 0 依然指向数组的首元素 'a'。
• 因此，strlen(arr + 0) 的计算过程和 strlen(arr) 相同，返回值也是 6，程序会输出 6。

3 printf(strlen(*arr));

• *arr 是对 arr 这个指针进行解引用操作，得到的是数组的首元素 'a'。'a' 的 ASCII 码值是 97。
• 但 strlen 函数期望的参数是一个指向以 '\0' 结尾的字符串的指针（char * 类型）。这里把一个 char 类型的值（97）当作指针(地址)传递给 strlen，这会导致未定义行为。程序可能会尝试从内存地址 97 开始查找 '\0'，这可能会引发段错误（因为程序可能没有访问该内存地址的权限），程序崩溃或者输出一个无意义的结果。

4 printf(strlen(arr[1]));

• arr[1] 表示数组的第二个元素，即字符 'b'，其 ASCII 码值为 98。
• 同样，strlen 函数需要的是指针(char*)类型的指针参数，这里传递的是 char 类型的值，98作为地址传给给了strlen会导致未定义行为，程序可能崩溃或者给出错误的输出。

5 printf(strlen(&arr));

• &arr 是一个指向整个数组的指针，其类型为 char (*)[7]（因为数组 arr 有 7 个元素）。
• 而 strlen 函数要求的参数是 char * 类型的指针。将 char (*)[7] 类型的指针当作 char * 类型的指针使用是错误的但也可以算出是6，也会导致未定义行为，程序可能无法正常运行。

6 printf(strlen(&arr + 1));

• &arr 指向整个数组(char (*)[7])，&arr + 1 会使指针跳过整个数组 arr，指向下一个和 arr 同类型数组应该存放的起始位置。
• 这个位置的内存内容是不确定的，而且传递的指针类型与 strlen 函数期望的 char * 类型不匹配，会引发未定义行为，程序可能出现异常。

7 printf(strlen(&arr[0] + 1));

• &arr[0] 是数组首元素的地址，&arr[0] + 1 是指向数组第二个元素 'b' 的指针(char*)。
• strlen 函数从这个指针指向的位置开始查找 '\0'。从 'b' 开始，依次是 'c'、'd'、'e'、'f'，再到 '\0'，一共有 5 个有效字符。所以 strlen(&arr[0] + 1) 的返回值是 5，程序会输出 5。

代码5

#include <stdio.h>int main()
{char* p = "abcdef";// 1. sizeof(p)printf("%d\n", sizeof(p));// 2. sizeof(p + 1)printf("%d\n", sizeof(p + 1));// 3. sizeof(*p)printf("%d\n", sizeof(*p));// 4. sizeof(p[0])printf("%d\n", sizeof(p[0]));// 5. sizeof(&p)printf("%d\n", sizeof(&p));// 6. sizeof(&p + 1)printf("%d\n", sizeof(&p + 1));// 7. sizeof(&p[0] + 1)printf("%d\n", sizeof(&p[0] + 1));return 0;
}

 接下来我们来详细的分析一下吧： 

怕大家搞混这边补充一些指针知识：

1. p 的类型及含义

在代码 char* p = "abcdef"; 中，p 是一个字符指针，其类型为 char *。它指向字符串字面量 "abcdef" 的首字符 'a' 的地址。

2. p[0] 的含义

在 C 语言里，对于指针 p，p[i] 等价于 *(p + i)。当 i 为 0 时，p[0] 等价于 *(p + 0)，也就是 *p。所以 p[0] 表示的是指针 p 所指向的字符，在这里就是字符 'a'，其类型为 char。

3. &p[0] 的类型推导

& 是取地址运算符，&p[0] 表示取 p[0] 的地址。由于 p[0] 是 char 类型的字符 'a'，那么 &p[0] 就是指向这个 char 类型字符的指针，其类型为 char *。

4.&p的含义

& 是取地址运算符，当它作用于指针变量 p 时，&p 得到的是指针变量 p 自身在内存中的存储地址。由于 p 本身是 char * 类型（指向 char 的指针），那么指向 p 的指针就需要能够存储 p 的地址，这个指针指向的对象类型是 char *，所以 &p 的类型是指向 char * 类型的指针，即 char **。

 

从本质上来说，&p[0] 和 p 指向的是同一个地址，即字符串 "abcdef" 的首字符地址，只是它们在概念上稍有不同：p 是一个指针变量，而 &p[0] 是通过对数组（这里可以把指针 p 当作指向字符串数组首元素的指针）首元素取地址得到的指针。综上所述，p 是 char * 类型，p[0] 是 char 类型，&p[0] 是 char * 类型，&p 是 char ** 类型。。

1 sizeof(p)

• p 是一个(char *类型)指针变量(不是数组名)，它存储的是字符串 "abcdef" 的首地址('a')。
• sizeof 操作符用于计算指针变量本身所占用的内存大小。在 32 位系统中，指针通常占用 4 个字节；在 64 位系统中，指针通常占用 8 个字节。所以 sizeof(p) 的结果是 4（32 位系统）或 8（64 位系统）。

2 sizeof(p + 1)

• p + 1 是一个指针运算，它会让指针 p 向后偏移一个 char 类型的大小，从而指向字符串中的第二个字符 'b'。
• 但无论指针指向何处，sizeof 计算的都是指针本身的大小。所以 sizeof(p + 1) 的结果和 sizeof(p) 一样，是 4（32 位系统）或 8（64 位系统）。

3 sizeof(*p)

• *p 是对指针 p 进行解引用操作，得到的是指针 p 所指向的字符，也就是字符串的首字符 'a'。
• 'a' 是 char 类型，char 类型在 C 语言中通常占用 1 个字节。所以 sizeof(*p) 的结果是 1。

4 sizeof(p[0])

• p[0](char 类型)等价于 *(p + 0)，也就是指针 p 所指向的字符，同样是 'a'。
• 因此，sizeof(p[0]) 的结果和 sizeof(*p) 相同，为 1。

5 sizeof(&p)

• &p 是取指针变量 p 本身的地址，它是一个指向指针的指针（类型为 char **）。
• 不管指针指向的是什么类型，sizeof 计算的都是指针本身的大小。所以 sizeof(&p) 的结果是 4（32 位系统）或 8（64 位系统）。

6 sizeof(&p + 1)

• &p 是指向指针 p 的指针，&p + 1 会让这个指针向后偏移一个 char ** 类型的大小，指向下一个 char ** 类型的位置。
• 但 sizeof 计算的依然是指针本身的大小，所以 sizeof(&p + 1) 的结果和 sizeof(&p) 一样，是 4（32 位系统）或 8（64 位系统）。

7 sizeof(&p[0] + 1)

• p[0](char 类型) 是字符串的首字符 'a'，&p[0] 是首字符 'a' 的地址，也就是指针 p 所指向的地址。
• &p[0] + 1 会让这个指针向后偏移一个 char 类型的大小，指向字符串中的第二个字符 'b'。
• 它仍然是一个指针(&p[0] char *类型)，所以 sizeof(&p[0] + 1) 的结果和 sizeof(p) 相同，是 4（32 位系统）或 8（64 位系统）。

代码6

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{char* p = "abcdef";//1.strlen(p)printf("%d\n", strlen(p));//2.strlen(p + 1)printf("%d\n", strlen(p + 1));//3.strlen(*p)printf("%d\n", strlen(*p));//4.strlen(p[0])printf("%d\n", strlen(p[0]));//strlen(&p)printf("%d\n", strlen(&p));//6.strlen(&p + 1)printf("%d\n", strlen(&p + 1));//7.strlen(&p[0] + 1)printf("%d\n", strlen(&p[0] + 1));return 0;
}

 接下来我们来详细的分析一下吧：

1. strlen(p)

   • p(char*类型) 是一个指向字符串常量 "abcdef" 的指针，strlen(p) 会从 p 所指向的字符开始，逐个字符计数，直到遇到字符串结束符 '\0' 为止。
   • 字符串 "abcdef" 的长度是 6，所以输出结果为 6。

2. strlen(p + 1)

   • p + 1 (char*类型)指向字符串 "abcdef" 的第二个字符 'b'。
   • strlen(p + 1) 会从 'b' 开始计数，直到遇到字符串结束符 '\0'，所以输出结果为 5。

3. strlen(*p)

   • *p (char类型)是解引用操作，它得到的是 p 所指向的第一个字符 'a'，其 ASCII 码值为 97。
   • strlen 函数的参数应该是一个指向字符串的指针，而这里传递的是一个字符（实际上是一个整数），这会导致未定义行为，程序可能会崩溃或输出错误的结果。

4. strlen(p[0])

   • p[0] (char类型)等价于 *p，同样得到的是字符 'a'。
   • 传递字符给 strlen 函数会导致未定义行为，程序可能会崩溃或输出错误的结果。

5. strlen(&p)

   • &p (char**类型)是指针 p 的地址，它指向的并不是一个以 '\0' 结尾的字符串。
   • 传递指针 p 的地址给 strlen 函数会导致未定义行为，程序可能会崩溃或随机值的结果。

6. strlen(&p + 1)

   • &p + 1 (char**类型)是指针 p 的地址向后偏移一个 char* 类型的大小。
   • 它指向的同样不是一个以 '\0' 结尾的字符串，传递该地址给 strlen 函数会导致未定义行为，程序可能会崩溃或随机值的结果。

7. strlen(&p[0] + 1)

   • &p[0](char*类型) 等价于 p，指向字符串 "abcdef" 的第一个字符 'a'。
   • &p[0] + 1 指向字符串的第二个字符 'b'。
   • strlen(&p[0] + 1) 会从 'b' 开始计数，直到遇到字符串结束符 '\0'，所以输出结果为 5。

 2.3 ⼆维数组

#include<stdio.h>int main()
{// 定义一个 3 行 4 列的二维数组 a，并初始化为全 0int a[3][4] = { 0 };// 1.sizeof(a)printf("%d\n", sizeof(a));// 2.sizeof(a[0][0])printf("%d\n", sizeof(a[0][0]));// 3.sizeof(a[0])printf("%d\n", sizeof(a[0]));// 4.sizeof(a[0] + 1)printf("%d\n", sizeof(a[0] + 1));// 5.sizeof(*(a[0] + 1))printf("%d\n", sizeof(*(a[0] + 1)));// 6.sizeof(a + 1)printf("%d\n", sizeof(a + 1));// 7.sizeof(*(a + 1))printf("%d\n", sizeof(*(a + 1)));// 8.sizeof(&a[0] + 1)printf("%d\n", sizeof(&a[0] + 1));// 9.sizeof(*(&a[0] + 1))printf("%d\n", sizeof(*(&a[0] + 1)));// 10.sizeof(*a)printf("%d\n", sizeof(*a));// 11.sizeof(a[3])printf("%d\n", sizeof(a[3]));return 0;
}

 接下来我们来详细的分析一下吧：

1. sizeof(a)

   • a 是一个 3 行 4 列的二维数组，每个元素是 int 类型。
   • 在大多数系统中，int 类型占 4 个字节，所以整个数组的元素个数为 3 * 4 = 12 个。
   • 因此，sizeof(a) 的结果是 3 * 4 * sizeof(int) = 48 字节。

2. sizeof(a[0][0])

   • a[0][0] 表示数组 a 的第一个元素，它是 int 类型。
   • 通常 int 类型占 4 个字节，所以 sizeof(a[0][0]) 的结果是 4 字节。

3. sizeof(a[0])

   • a[0](int *类型) 表示数组 a 的第一行，它可以看作是一个包含 4 个 int 元素的一维数组。
   • 所以 sizeof(a[0]) 的结果是 4 * sizeof(int) = 16 字节。

4. sizeof(a[0] + 1)

   • a[0] 是第一行数组的首地址，a[0] + 1 是第一行第二个元素的地址。
   • 地址本质上是一个指针，在大多数系统中，指针的大小是固定的，通常为 4 或 8 字节（取决于系统是 32 位还是 64 位）。
   • 所以 sizeof(a[0] + 1) 的结果是指针的大小，一般为 4 或 8 字节。

5. sizeof(*(a[0] + 1))

   • *(a[0] + 1) 表示对第一行第二个元素的地址进行解引用，得到的是第一行第二个元素。
   • 该元素是 int 类型，所以 sizeof(*(a[0] + 1)) 的结果是 4 字节。

6. sizeof(a + 1)

   • a (int (*)[4]类型)是二维数组名，a + 1 表示跳过第一行，指向第二行的首地址。
   • 它是一个指针，所以 sizeof(a + 1) 的结果是指针的大小，一般为 4 或 8 字节。

7. sizeof(*(a + 1))

   • *(a + 1) 表示对指向第二行的指针进行解引用，得到的是第二行数组。
   • 第二行数组包含 4 个 int 元素，所以 sizeof(*(a + 1)) 的结果是 4 * sizeof(int) = 16 字节。

8. sizeof(&a[0] + 1)

   • &a[0] (int (*)[4]类型) 是第一行数组的地址，&a[0] + 1 表示跳过第一行，指向第二行的地址。
   • 它是一个指针，所以 sizeof(&a[0] + 1) 的结果是指针的大小，一般为 4 或 8 字节。

9. sizeof(*(&a[0] + 1))

   • *(&a[0] + 1) 表示对指向第二行的地址进行解引用，得到的是第二行数组。
   • 所以 sizeof(*(&a[0] + 1)) 的结果是 4 * sizeof(int) = 16 字节。

10. sizeof(*a)

    • *a(int *类型)  等价于 a[0]，表示第一行数组。
    • 所以 sizeof(*a) 的结果是 4 * sizeof(int) = 16 字节。

11. sizeof(a[3])

    • 虽然数组 a 只有 3 行（索引从 0 到 2），a[3] 属于越界访问。
    • 但 sizeof 是在编译时计算大小，它不会真正访问数组元素，a[3] 被看作是一个包含 4 个 int 元素的一维数组。
    • 所以 sizeof(a[3]) 的结果是 4 * sizeof(int) = 16 字节。

3. 指针运算笔试题解析

3.1 题⽬1：

#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;
}

详细讲解：

• &a：这里的 &a 表示整个数组 a 的地址，它的类型是 int (*)[5]，即指向包含 5 个整型元素的数组的指针。
• &a + 1：由于 &a 是指向整个数组的指针，&a + 1 会跳过整个数组的内存空间。在这个例子中，数组 a 包含 5 个整型元素，每个整型元素通常占 4 个字节（取决于系统），所以 &a + 1 会跳过 5 * 4 = 20 个字节，指向数组 a 之后的内存地址。
• (int *)：这是一个强制类型转换操作，将 &a + 1 的类型从 int (*)[5] 转换为 int *，这样 ptr 就变成了一个指向整型的指针。

printf 函数输出

• *(a + 1)：数组名 a 代表数组首元素的地址，a + 1 表示数组首元素地址向后偏移一个整型元素的位置，即指向数组的第二个元素。*(a + 1) 是对该地址进行解引用操作，得到该地址存储的值，也就是数组的第二个元素 2。
• *(ptr - 1)：ptr 指向数组 a 之后的内存地址，ptr - 1 表示将指针 ptr 向前偏移一个整型元素的位置，即指向数组 a 的最后一个元素。*(ptr - 1) 是对该地址进行解引用操作，得到该地址存储的值，也就是数组的最后一个元素 5。

3.2 题⽬2

/在X86环境下
//假设结构体的⼤⼩是20个字节
//程序输出的结果是啥？
#include<stdio.h>
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;
}

详细讲解：

• 头文件：#include <stdio.h> 引入标准输入输出库，以便后续使用 printf 函数进行输出。
• 结构体定义：定义了 struct Test 结构体，它包含了不同类型的成员变量。
• 指针初始化：声明了一个指向 struct Test 类型的指针 p，并将其初始化为地址 0x100000。这里通过强制类型转换 (struct Test*) 把 0x100000 转换为 struct Test* 类型。

1 printf("%p\n", p + 0x1);

 

• 指针运算规则：在 C 语言里，当对指针进行加减运算时，偏移量是根据指针所指向的数据类型的大小来计算的。p 是指向 struct Test 类型的指针，已知 struct Test 结构体大小为 20 字节。
• 具体计算：p + 0x1 表示将指针 p 向后偏移 1 个 struct Test 结构体的大小，也就是偏移 20 字节。因为十六进制中，20 字节对应的十六进制数是 0x14（十进制 20 转换为十六进制为 0x14）。所以 p + 0x1 得到的地址是 0x100000 + 0x14 = 0x100014。
• 输出结果：这行代码会输出 0x100014。

2 printf("%p\n", (unsigned long)p + 0x1);

 

• 类型转换与运算：首先将指针 p 强制转换为 unsigned long 类型，此时 p 就变成了一个无符号长整型数值。在进行 (unsigned long)p + 0x1 运算时，只是简单地对这个无符号长整型数值进行加法操作，即把地址值 0x100000 加上 1(整数加1)。
• 输出结果：所以这行代码会输出 0x100001。

3 printf("%p\n", (unsigned int*)p + 0x1);

 

• 类型转换与指针运算：先把指针 p 强制转换为 unsigned int* 类型，也就是指向无符号整型的指针。在 X86 环境下，无符号整型 unsigned int 通常占用 4 个字节。当对 unsigned int* 类型的指针进行加法运算时，偏移量是根据无符号整型的大小来计算的。
• 具体计算：(unsigned int*)p + 0x1 表示将指针向后偏移 1 个无符号整型的大小，即偏移 4 个字节。所以得到的地址是 0x100000 + 0x4 = 0x100004。
• 输出结果：这行代码会输出 0x100004。

3.3 题⽬3

#include <stdio.h>
int main()
{int a[3][2] = { (0, 1), (2, 3), (4, 5) };int *p;p = a[0];printf( "%d", p[0]);return 0;
}

详细讲解：

• 这里定义了一个 3 行 2 列的二维数组 a。但需要注意的是，初始化列表中使用的是逗号表达式 (0, 1)、(2, 3) 和 (4, 5)。
• 在 C 语言里，逗号表达式会从左到右依次计算每个表达式的值，并且整个逗号表达式的值是最后一个表达式的值。所以 (0, 1) 的值是 1，(2, 3) 的值是 3，(4, 5) 的值是 5。
• 因此，数组 a 实际的初始化情况是：

a[0][0] = 1; 

a[0][1] = 3;

a[1][0] = 5; 

a[1][1] = 未初始化的值（默认是随机值）;

a[2][0] = 未初始化的值（默认是随机值）;

a[2][1] = 未初始化的值（默认是随机值）;

• 定义了一个整型指针 p。
• a[0] 是二维数组 a 第一行的首地址，它的类型是 int *。将 a[0] 赋值给 p 后，p 就指向了数组 a 的第一行的第一个元素。
• p[0] 等价于 *(p + 0)，也就是 p 所指向的元素的值。由于 p 指向数组 a 的第一行的第一个元素，而该元素的值是 1，所以这行代码会输出 1。

3.4 题⽬4

//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;
}

详细讲解： 

• 计算 &p[4][2] 的地址：
  • p 是指向包含 4 个整型元素的数组的指针，p[4] 表示 p 向后移动 4 行，由于每行有 4 个整型元素，所以 p 向后移动了 4 * 4 = 16 个整型元素的位置。
  • p[4][2] 表示在 p[4] 这一行的基础上再向后移动 2 个整型元素的位置。因此，&p[4][2] 相对于 p 所指向的起始地址偏移了 16 + 2 = 18 个整型元素的位置。
• 计算 &a[4][2] 的地址：
  • a 是一个 5 行 5 列的二维数组，a[4] 表示第 5 行（数组下标从 0 开始）的首地址，相对于 a 的起始地址向后移动了 4 * 5 = 20 个整型元素的位置。
  • a[4][2] 表示在第 5 行的基础上再向后移动 2 个整型元素的位置。所以，&a[4][2] 相对于 a 的起始地址偏移了 20 + 2 = 22 个整型元素的位置。
• 计算地址差值：
  • &p[4][2] - &a[4][2] 表示两个地址之间相差的整型元素个数。这里 &p[4][2] 相对于起始地址偏移了 18 个整型元素，&a[4][2] 相对于起始地址偏移了 22 个整型元素，所以它们的差值为 18 - 22 = -4。
• 输出结果：
  • %p 是用于输出指针地址的格式说明符，但在输出指针相减的结果时，它会将差值以十六进制的形式输出。由于差值是 -4，在计算机中以补码形式存储，%p不会对存储的二进制转换，所以存储的是什么就输出什么，对于 32 位系统，-4 的补码是 0xFFFFFFFC(没有转换为原码，所以是一个非常大的数)。
  • %d 是用于输出十进制整数的格式说明符，会直接输出 -4。

3.5 题⽬5

#include <stdio.h>
int main()
{int aa[2][5] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };int *ptr1 = (int *)(&aa + 1);int *ptr2 = (int *)(*(aa + 1));printf( "%d,%d", *(ptr1 - 1), *(ptr2 - 1));return 0;
}

详细讲解： 

指针 ptr1 的定义与初始化

• &aa：这里的 &aa 表示整个二维数组 aa 的地址，其类型是 int (*)[2][5]，即指向一个包含 2 行 5 列整型元素数组的指针。
• &aa + 1：因为 &aa 是指向整个二维数组的指针，&aa + 1 会跳过整个数组 aa 所占用的内存空间。在这个例子中，数组 aa 包含 2 * 5 = 10 个整型元素，每个整型元素通常占 4 个字节（取决于系统），所以 &aa + 1 会指向数组 aa 之后的内存地址。
• (int *)：这是一个强制类型转换操作，将 &aa + 1 的类型从 int (*)[2][5] 转换为 int *，这样 ptr1 就变成了一个指向整型的指针，它指向数组 aa 之后的第一个整型位置。

指针 ptr2 的定义与初始化

• aa：数组名 aa 在大多数表达式中会隐式转换为指向其首元素的指针，对于二维数组 aa，它会转换为指向第一行的指针，类型为 int (*)[5]。
• aa + 1：由于 aa 是指向第一行的指针，aa + 1 会指向数组的第二行，其类型仍然是 int (*)[5]。
• *(aa + 1)：对 aa + 1 进行解引用操作，得到第二行数组的首地址，其类型是 int *，也就是指向第二行第一个元素的指针。
• 这里的强制类型转换 (int *) 实际上是多余的，因为 *(aa + 1) 本身就是 int * 类型。ptr2 最终指向数组 aa 第二行的第一个元素。

 printf 函数输出

• *(ptr1 - 1)：ptr1 指向数组 aa 之后的内存地址，ptr1 - 1 表示将指针 ptr1 向前偏移一个整型元素的位置，即指向数组 aa 的最后一个元素。*(ptr1 - 1) 是对该地址进行解引用操作，得到该地址存储的值，也就是 10。
• *(ptr2 - 1)：ptr2 指向数组 aa 第二行的第一个元素，ptr2 - 1 表示将指针 ptr2 向前偏移一个整型元素的位置，即指向数组 aa 第一行的最后一个元素。*(ptr2 - 1) 是对该地址进行解引用操作，得到该地址存储的值，也就是 5。

3.6 题⽬6

#include <stdio.h>
int main()
{char *a[] = {"work","at","alibaba"};char**pa = a;pa++;printf("%s\n", *pa);return 0;
}

详细讲解：

• 这里定义了一个指针数组 a。指针数组是指数组的每个元素都是指针类型。在这个例子中，数组 a 的元素是 char * 类型，也就是字符指针。
• 初始化列表中的 "work"、"at"、"alibaba" 是字符串常量。在 C 语言里，字符串常量会被存储在只读内存区域，并且在使用时会隐式转换为指向其首字符的指针。所以，a[0] 指向字符串 "work" 的首字符 'w'，a[1] 指向字符串 "at" 的首字符 'a'，a[2] 指向字符串 "alibaba" 的首字符 'a'。
• 定义了一个二级指针 pa，二级指针就是指向指针的指针。
• 数组名 a 在大多数表达式中会隐式转换为指向其首元素的指针。由于 a 的元素是 char * 类型，所以 a 会转换为 char ** 类型的指针，指向 a[0]。因此，这里将 a 赋值给 pa 后，pa 就指向了指针数组 a 的第一个元素 a[0]。
• 因为 pa 是 char ** 类型的指针，对其进行 ++ 操作会让它指向下一个 char * 类型的元素。也就是说，pa 原本指向 a[0]，执行 pa++ 后，pa 指向了 a[1]。
• *pa 是对 pa 进行解引用操作，由于 pa 指向 a[1]，所以 *pa 就相当于 a[1]，而 a[1] 是指向字符串 "at" 首字符的指针。
• %s 是 printf 函数用于输出字符串的格式说明符，它会从给定的指针所指向的字符开始，依次输出字符，直到遇到字符串结束符 '\0'。所以，这里会输出字符串 "at"。

 3.7 题⽬7

#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;
}

详细讲解： 

字符指针数组 c 的定义与初始化

• 定义了一个字符指针数组 c，数组中的每个元素都是一个 char * 类型的指针，分别指向字符串常量 "ENTER"、"NEW"、"POINT" 和 "FIRST" 的首字符。

二级字符指针数组 cp 的定义与初始化

• 定义了一个二级字符指针数组 cp，数组中的元素是 char ** 类型的指针。
• c+3 指向 c 数组的第 4 个元素（下标从 0 开始），即指向 "FIRST" 的指针；c+2 指向 c 数组的第 3 个元素，即指向 "POINT" 的指针；c+1 指向 c 数组的第 2 个元素，即指向 "NEW" 的指针；c 指向 c 数组的第 1 个元素，即指向 "ENTER" 的指针。

三级字符指针 cpp 的定义与初始化

• 定义了一个三级字符指针 cpp，并将其初始化为指向二级字符指针数组 cp 的首元素。

第一个 printf 语句

• ++cpp：先将 cpp 指针向后移动一个位置，使其指向 cp 数组的第 2 个元素（原本指向 cp[0]，现在指向 cp[1]）。
• *++cpp：对移动后的 cpp 进行解引用，得到 cp[1]，即 c+2，它指向 c 数组中 "POINT" 的指针。
• **++cpp：再对 *++cpp 进行解引用，得到 "POINT" 字符串的首地址。
• 最终输出字符串 "POINT"。

第二个 printf 语句

• ++cpp：再次将 cpp 指针向后移动一个位置，使其指向 cp 数组的第 3 个元素（即 cp[2]）。
• *++cpp：对移动后的 cpp 进行解引用，得到 cp[2]，即 c+1，它指向 c 数组中 "NEW" 的指针。
• --*++cpp：将 *++cpp 指向的指针向前移动一个位置，即指向 c 数组的第 1 个元素（c[0]），也就是 "ENTER" 的指针。
• *--*++cpp：对 --*++cpp 进行解引用，得到 "ENTER" 字符串的首地址。
• *--*++cpp+3：将 "ENTER" 字符串的首地址向后移动 3 个位置，指向字符 'E' 后面的第 3 个字符 'E'。
• 最终输出从该位置开始的字符串 "ER"。

第三个 printf 语句

• cpp[-2]：等价于 *(cpp - 2)，将 cpp 指针向前移动 2 个位置，指向 cp 数组的第 1 个元素（cp[0]），即 c+3，它指向 c 数组中 "FIRST" 的指针。
• *cpp[-2]：对 cpp[-2] 进行解引用，得到 "FIRST" 字符串的首地址。
• *cpp[-2]+3：将 "FIRST" 字符串的首地址向后移动 3 个位置，指向字符 'R'。
• 最终输出从该位置开始的字符串 "ST"。

第四个 printf 语句

• cpp[-1]：等价于 *(cpp - 1)，由于 cpp 指向 cp 数组的第 3 个元素，所以 cpp - 1 指向 cp 数组的第 2 个元素（即 c + 2）。
• cpp[-1][-1]：等价于 *(*(cpp - 1) - 1)，*(cpp - 1) 得到 c + 2，*(cpp - 1) - 1 得到 c + 1，再解引用得到指向 "NEW" 的指针。
• cpp[-1][-1] + 1：将指向 "NEW" 的指针向后移动 1 个位置，指向字符 'E'，从这个位置开始输出字符串，所以输出 "EW"。