C语言高频面试题——sizeof和strlen的区别

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1. 功能与用途

特性	sizeof	strlen
功能	计算变量或类型所占的内存大小（字节）	计算字符串的长度（字符数，不包含 \0）
适用对象	任何数据类型或变量	以 \0 结尾的字符数组（字符串）
返回值类型	size_t（无符号整型）	size_t（无符号整型）

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2. 核心区别

sizeof

• 编译时计算：
  • 对于静态数组或固定类型，sizeof 的结果在编译时确定。
  • 例如：sizeof(int) 的结果由编译器直接确定。
• 包含终止符 \0：
  • 对于字符数组，sizeof 会包含字符串末尾的 \0。
  • 示例：

    char str[] = "hello";
    printf("%zu", sizeof(str)); // 输出 6（5个字符 + 1个'\0'）
    

• 可作用于类型或变量：
  • 可以直接对类型使用 sizeof，例如 sizeof(int)。
  • 也可以对变量使用，例如 sizeof(arr)。

strlen

• 运行时计算：
  • 必须遍历字符串直到遇到 \0，因此结果在运行时确定。
• 不包含终止符 \0：
  • 仅统计 \0 之前的有效字符数。
  • 示例：

    char str[] = "hello";
    printf("%zu", strlen(str)); // 输出 5
    

• 仅作用于字符串：
  • 参数必须是一个指向以 \0 结尾的字符数组的指针。

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3. 示例对比

示例 1：字符数组

char arr[] = "hello";
printf("sizeof(arr) = %zu\n", sizeof(arr)); // 输出 6（包含 '\0'）
printf("strlen(arr) = %zu\n", strlen(arr)); // 输出 5

示例 2：字符指针

char* ptr = "hello";
printf("sizeof(ptr) = %zu\n", sizeof(ptr)); // 输出 8（64位系统中指针占8字节）
printf("strlen(ptr) = %zu\n", strlen(ptr)); // 输出 5

示例 3：动态分配的内存

char* dynamic_str = malloc(10 * sizeof(char));
strcpy(dynamic_str, "hi");
printf("sizeof(dynamic_str) = %zu\n", sizeof(dynamic_str)); // 输出 8（指针大小）
printf("strlen(dynamic_str) = %zu\n", strlen(dynamic_str)); // 输出 2
free(dynamic_str);

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4. 关键注意事项

sizeof 的常见陷阱

• 数组退化为指针：
  • 当数组作为函数参数传递时，会退化为指针，此时 sizeof 返回指针大小而非数组大小。

  void func(char arr[]) {printf("%zu", sizeof(arr)); // 输出 8（指针大小）
  }
  

• 结构体对齐：
  • sizeof 计算结构体大小时会包含填充字节（内存对齐）。

  struct Example {char c;    // 1字节int i;     // 4字节
  };
  printf("%zu", sizeof(struct Example)); // 输出 8（假设对齐到4字节）
  

strlen 的常见陷阱

• 未初始化的字符串：
  • 如果字符串未以 \0 结尾，strlen 可能导致越界访问。

  char str[5] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o'}; // 未显式添加 '\0'
  printf("%zu", strlen(str)); // 未定义行为（可能无限循环）
  

• 修改字符串内容：
  • 如果字符串中间包含 \0，strlen 会提前终止。

  char str[] = "hello\0world";
  printf("%zu", strlen(str)); // 输出 5（遇到第一个 '\0' 停止）
  

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5. 使用场景

场景	使用 sizeof	使用 strlen
计算数组容量	sizeof(arr)/sizeof(arr[0])	不适用（无法获取数组容量）
字符串长度	不适用（包含 \0）	适用（统计有效字符数）
动态内存分配	确定需要分配的字节数（如 malloc）	确定字符串所需的实际空间（需 +1 存储 \0）
结构体内存布局	计算结构体总大小	不适用

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总结

• sizeof：
  • 编译时确定内存大小。
  • 适用于所有数据类型和变量。
  • 包含字符串的终止符 \0。
• strlen：
  • 运行时统计有效字符数。
  • 仅适用于以 \0 结尾的字符串。
  • 不包含终止符。

理解两者的区别可以避免以下典型错误：

• 用 sizeof 直接获取字符串长度（会导致多算一个 \0）。
• 用 strlen 计算数组容量（无法获取数组真实大小）。

示例错误代码：

char str[10] = "hello";
int len = strlen(str); // 正确：len = 5
int size = sizeof(str); // 正确：size = 10
int wrong_len = sizeof(str) - 1; // 错误：依赖 sizeof 计算字符串长度