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C语言中数组长度的计算详解

一个会写诗的程序员

发布于 2023-01-08 01:25:31

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一、 C语言中计算数组长度大小

C语言字符串长度的计算可以使用strlen(str); 但是对于数组长度的大小却没有相关函数可以使用；

C语言数组长度的大小可以使用：

int main()
{
    int arr[] = {1,2,3,4,5};
    int length = sizeof(arr)/sizeof(int);
    printf("the length of arr is %d\n", length);
}

二、在函数调用中计算数组的长度

上述计算数组长度的方法在函数调用中不可使用，有bug；考虑下面代码：

#include <stdio.h>

void test(int *arr){
        int length = 0;
        length = sizeof(arr)/sizeof(int);
        printf("test: array sizees %d\n", sizeof(arr));
        printf("test: array length %d\n", length);
}

int main()
{
        int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
        int length = 0;  
    
        length = sizeof(arr)/sizeof(int);
        test(arr);
        printf("main: array sizees %d\n", sizeof(arr));
        printf("main: length of array %d\n", length);
}

其结果是：

造成上述结果的原因是：主函数中，正确计算得到数组长度是9，并且数组内存大小是36字节，因为这时候arr是数组首元素，sizeof(arr) 计算得到的是一整段连续内存空间的大小，即36字节；子函数中，由于主函数中的数组首元素经过函数参数传递给子函数, 将实参赋值给形参的过程中，数组首元素转化为一个整型指针，所以子函数中sizeof(arr)得到的是一个指针内存大小。博主电脑是64位，而整型int大小是4位，最后得到数组长度是2；

三、在子函数中得到主函数中数组长度的方法

建议方法是在传递数组首地址的时候，一同将数组长度也传递过去

#include <stdio.h>
void test(int arr[], int length)
{
        for(int i = 0; i < length; i++)
                printf("%d, ", arr[i]);
        printf("\n");
}

int main()
{
        int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
        int length = sizeof(arr)/sizeof(int);
    
        test(arr, length);
}

四、将数组和数组长度传递给子函数对于数列是可行的，但是对于二维数组（即表），会产生Segmentation fault（core dump）错误；

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void test(int **arr, int n)
{
        for(int i = 0; i < n; i++)
                arr[i][i] = 0;   
}

int main()
{
        int n = 6;
        int arr[n][n];
        for(int i = 0; i < n; i++)
                arr[i][i] = 0;
        test(arr, n); 
}

原因分析：主函数中，将二维数组都赋值为0；可以实现；子函数中，将二维数组赋值为0，失败；经过分析，子函数中一旦出现arr[i][i] 语句就会失败；本人猜测的原因在于，arr在主函数中是数组首地址， arr在子函数中就是一个单纯的指针。

C语言内部有实现arr[i][j]计算的机制，即

&arr[i][j] = &arr + sizeof(arr[i]) *i + sizeof(int) *j;

由于arr只是一个单纯的指针，这个计算机制失效；

其他解决办法： 1）在子函数test中，函数声明变成如下所示，编译不会出错

void test(int arr[][n], int n)

2）将arr声明为全局变量，也不会有编译出错 3）即将arr声明为全局变量，又使用int [][n], 也会出现意想不到的错误；

五、解决子函数中使用二维数组的办法

对于第4点，可以使用下面代码实现在子函数中对二维数组元素的访问, 避免了使用arr[i][j]计算机制；

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
void test(int **arr, int n)
{
        for(int i = 0; i < n; i++)
                *((int *)arr + n*i +i) = 0; //arr[i][i] = 0;   
}

int main()
{
        int n = 6;
        int arr[n][n];
        for(int i = 0; i < n; i++)
                arr[i][i] = 0;
        test(arr, n); 
}

六、 C++中，在子函数中对二维数组对角线赋值应注意初始化

使用vector数组的时候，如果使用下标arr[][], 一定要注意下标越界，因为vector并不进行下标越界检查；

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;

void test(vector <vector<int>> & arr) {
    for (int i = 1; i < arr.size(); i++)
        arr[i][i] = 1;
}

int main()
{
    int n = 6;
    
    vector<vector<int>> arr;    //编译无误，因为arr.size() == 0;arr[i][i]没有执行
    //编译有误，元素vector<int> 没有初始化，使用m[i][i]出错
    vector<vector<int>> arr(n); 
    vector<vector<int>> arr(n, vector<int>(n)); //编译无误
    test(arr);
    return 0;
}