sizeof与strlen有何本质区别？

1. 核心定义
2. 语法和参数
3. 工作原理和时机
4. 返回值
5. 代码示例
6. 一张图看懂区别
7. 总结与关键点

核心定义

• sizeof: 一个操作符 (Operator)，不是函数，它用于计算数据类型或变量在内存中所占用的字节数，它是在编译时就确定的值。
• strlen: 一个库函数，定义在 <string.h> 头文件中，它用于计算字符串的长度，即字符串中第一个 \0 (空字符) 之前出现的字符个数，它是在运行时计算的。

语法和参数

工作原理和时机

这是两者最根本的区别。

sizeof 的工作原理

sizeof 在编译阶段由编译器处理，它查看变量的类型或类型本身，然后根据目标平台的内存布局规则计算出其大小。

• 对于变量：sizeof 返回该变量类型所占的字节数。
• 对于数组名：sizeof 返回整个数组在内存中占用的总字节数，而不是指针的大小，这是 sizeof 和 strlen 最常见的“陷阱”所在。

strlen 的工作原理

strlen 在程序运行时执行，它接收一个字符指针，然后从这个指针指向的内存地址开始，一个字节一个字节地向后遍历，直到它遇到第一个值为 \0 的空字符为止，它返回已经遍历过的字符个数。

注意：strlen 没有找到 \0，它会一直向后读，直到访问到非法内存，导致程序崩溃（段错误）。

返回值

重要提醒：因为 strlen 返回的是 size_t（无符号类型），所以下面这种代码是错误的，会产生意想不到的结果：

if (strlen("hello") - 5 < 0) { // 错误！
    // ...
}
// "hello"的长度是5, 5-5=0, 0<0为false。
// 但如果换成 strlen("hi") - 5, 2-5=-3，由于是无符号数，-3会变成一个很大的正数，条件永远为true。

代码示例

示例 1：基本用法

#include <stdio.h>
#include <string.h> // 必须包含 strlen 的头文件
int main() {
    char c = 'A';
    char str[] = "Hello"; // 字符串 "Hello\0"
    // --- sizeof ---
    printf("sizeof(char) = %zu\n", sizeof(char));        // 输出: sizeof(char) = 1
    printf("sizeof(c) = %zu\n", sizeof(c));              // 输出: sizeof(c) = 1
    printf("sizeof(str) = %zu\n", sizeof(str));          // 输出: sizeof(str) = 6 (H,e,l,l,o,\0)
    printf("sizeof(\"Hello\") = %zu\n", sizeof("Hello")); // 输出: sizeof("Hello") = 6
    // --- strlen ---
    printf("strlen(str) = %zu\n", strlen(str));          // 输出: strlen(str) = 5 (不计算\0)
    printf("strlen(\"Hello\") = %zu\n", strlen("Hello")); // 输出: strlen("Hello") = 5
    return 0;
}

示例 2：sizeof vs strlen 在数组上的关键区别

这是面试和实际开发中最容易出错的地方。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char arr[] = "Hello"; // 在栈上分配了一个6字节的数组 ['H','e','l','l','o','\0']
    char *ptr = "Hello";  // ptr 是一个指针，指向只读区中的字符串常量 "Hello"
    // --- sizeof ---
    printf("sizeof(arr) = %zu\n", sizeof(arr)); // 输出: 6 (整个数组的大小)
    printf("sizeof(ptr) = %zu\n", sizeof(ptr)); // 输出: 4 或 8 (取决于系统，是指针变量本身的大小)
    // --- strlen ---
    printf("strlen(arr) = %zu\n", strlen(arr)); // 输出: 5 (从arr指向的位置开始找\0)
    printf("strlen(ptr) = %zu\n", strlen(ptr)); // 输出: 5 (从ptr指向的位置开始找\0)
    return 0;
}

示例 3：strlen 的危险性（未找到 \0）

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char arr[5] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'}; // 注意：这个数组没有以 '\0' 
    // sizeof 依然安全，因为它只关心分配了多少空间
    printf("sizeof(arr) = %zu\n", sizeof(arr)); // 输出: 5
    // strlen 会发生危险！它会从 'H' 开始读，一直读下去，直到在内存中偶然找到 '\0'
    // 这会导致未定义行为，通常是程序崩溃（段错误）
    // printf("strlen(arr) = %zu\n", strlen(arr)); // <--- 危险！不要运行这行！
    return 0;
}

一张图看懂区别

假设我们有 char str[] = "Hi";，它在内存中是这样分布的：

内存地址 (示例)    +----+----+----+
                   | 'H'| 'i'| '\0'|
                   +----+----+----+
                     ^         ^
                     |         |
               str[0]       str[2] (str[2] == '\0')
                     |
                 str (数组名，代表首元素地址)

• sizeof(str)：

  • 问编译器：“这个叫 str 的数组占多少空间？”
  • 编译器回答：“'H'占1字节，'i'占1字节，'\0'占1字节，总共 3字节。”
  • 结果：3

• strlen(str)：

  
  （图片来源网络，侵删）
  • 问程序：“从 str 指向的地址开始，有几个字符，直到遇到 '\0'？”
  • 程序运行时,从地址 'H' 开始数：'H' (1), 'i' (2)，下一个是 '\0'，停止。
  • 结果：2

总结与关键点

如何记忆？

• sizeof -> Size of Memory -> 内存大小 -> 计算字节数。
• strlen -> String Length -> 字符串长度 -> 计算字符数。

黄金法则： 当你想知道一个变量或类型占多少内存时，用 sizeof。 当你想知道一个以 \0 结尾的字符串有多长时，用 strlen。