strlen计算字符串长度原理及常见问题

一.环境介绍

Win10 64位 + Clion
编译器：x86_64-posix-seh-rev0, Built by MinGW-W64 project
Cmake

二.strlen()功能和原理

strlen()原型：*size_t strlen(const char str)

头文件：#include <string.h>

功能：计算字符串 str 的长度，直到空结束字符，但不包括空结束字符

实现：

size_t strlen(const char *s)
{
	const char *sc = s;

	while (*sc != '\0')
		sc++;
	return sc - s;
}

可以看出strlen的形参类型是const char*,那就意味着每次只处理一个byte。

三.strlen的一些限制和实际问题分析

*Remember, C-style strings are by definition null-terminated.*

使用限制：

strlen的传入参数必须是字符串
如果是字符数组，必须有空结束字符

那么接下来我们就根据如上两条限制分别举例：

strlen求int类型数组长度
- 从printf的结果来看，strlen(arr)的长度是1，可能有的同学觉得计算出来的长度应该是3。我们从arr的内存布局来看。首先arr占据12个字节这没什么好说的，其次我的平台内存里存储的数据是是小端的，那么数据1(0x00 00 00 01)，由于是小端则数据的低位存在内存的低位，如图所示内存中存的1就为01 00 00 00,arr里的2和3同理。strlen的原理就是根据传入的指针，一个字节一个字节去遍历，直到遇到空结束字符。很显然，如图strlen遍历完第一个字节0x01后遇到了0x00，那此时strlen就停止遍历，向调用者返回计算结果1。说明如果用strlen来计算int类型数组大小时，结果是未定义的！
2.strlen求非空字符数组结尾长度
- 从printf的结果来看，str的长度为5，这显然与预期不符。还是一样，我们str的内存布局来分析问题。’a’的ascii码为0x61,’b’的ascii码为0x62,strlen函数遍历了0x61和0x62字节之后，由于没有遇到空结束字符，所以继续往下走，遍历完0xb0,0x14,0x15之后终于遇到了一个空结束字符，这时候strlen结束遍历，向调用方返回结果。但实际上str数组内存地址结束后存放了什么值，这完全由编译器决定，所以字符数组如果没有以空结束字符结尾的话，strlen计算结果完全是未定义的！
3.strlen求字符串的长度和求以空字符结尾的字符数组长度
- strlen求字符串长度
  
  从printf的结果来看，ptr字符串的长度为4。我们从ptr的内存布局来看，当我们定义了一个字符串的时候，编译器会自动往字符串末尾加一个空结束符，ascii值为00H。此时我们使用strlen求字符串的长度值肯定是预期之内的。
- strlen求空字符结尾的字符数组长度
  
  从printf的结果来看，str字符数组长度确实为2，因为我们显式的往字符数组末尾加了空结束符。

四.总结

本文介绍了C语言里字符串求长度函数strlen的原理、使用注意事项，最后结合实例分析了一些遇到的问题，加深对strlen原理的理解。