C语言12之什么是字符串类型？

时间：2018.3.4  作者：Tom   工作：HWE 说明：如需转载，请注明出处。

说明：本文主要参考朱有鹏老师linux嵌入式C语言高级篇笔记，已注明转载。

1.C语言的字符串类型

1.1 C语言没有原生字符串类型

1)很多高级语言像java、C#等就有字符串类型，有个String来表示字符串，用法和int这些很像，可以String s1 = "linux";来定义字符串类型的变量。

2)C语言没有String类型，C语言中的字符串是通过字符指针来间接实现的。

1.2 C语言使用指针来管理字符串

C语言中定义字符串方法：char *p = "linux";此时p就叫做字符串，但是实际上p只是一个字符指针（本质上就是一个指针变量，只是p指向了一个字符串的起始地址而已）。

1.3 C语言中字符串的本质：指针指向头、固定尾部的地址相连的一段内存

1)字符串就是一串字符。字符反映在现实中就是文字、符号、数字等人用来表达的字符，反映在编程中字符就是字符类型的变量。C语言中使用ASCII编码对字符进行编程，编码后可以用char型变量来表示一个字符。字符串就是多个字符打包在一起共同组成的。

2)字符串在内存中其实就是多个字节连续分布构成的（类似于数组，字符串和字符数组非常像）

3)C语言中字符串有3个核心要点：第一是用一个指针指向字符串头；第二是固定尾部（字符串总是以'\0'来结尾）；第三是组成字符串的各字符彼此地址相连。

4)'\0'是一个ASCII字符，其实就是编码为0的那个字符（真正的0，和数字0是不同的，数字0有它自己的ASCII编码）。要注意区分'\0'和'0'和0.（0等于'\0'，'0'等于48）

5)'\0'作为一个特殊的数字被字符串定义为（幸运的选为）结尾标志。产生的副作用就是：字符串中无法包含'\0'这个字符。（C语言中不可能存在一个包含'\0'字符的字符串），这种思路就叫"魔数"（魔数就是选出来的一个特殊的数字，这个数字表示一个特殊的含义，你的正式内容中不能包含这个魔数作为内容）。

1.4 注意：指向字符串的指针和字符串本身是分开的两个东西

char *p = "linux";在这段代码中，p本质上是一个字符指针，占4字节；"linux"分配在代码段，占6个字节；实际上总共耗费了10个字节，这10个字节中：4字节的指针p叫做字符串指针（用来指向字符串的，理解为字符串的引子，但是它本身不是字符串），5字节的用来存linux这5个字符的内存才是真正的字符串，最后一个用来存'\0'的内存是字符串结尾标志（本质上也不属于字符串）。

1.5 存储多个字符的2种方式：字符串和字符数组

我们有多个连续字符（典型就是linux这个字符串）需要存储，实际上有两种方式：第一种就是字符串；第二种是字符数组。

2. 字符串和字符数组的细节

2.1字符数组初始化与sizeof、strlen

1)sizeof是C语言的一个关键字，也是C语言的一个运算符（sizeof使用时是sizeof(类型或变量名)，所以很多人误以为sizeof是函数，其实不是），sizeof运算符用来返回一个类型或者是变量所占用的内存字节数。为什么需要sizeof？主要原因一是int、double等原生类型占几个字节和平台有关；二是C语言中除了ADT之外还有UDT，这些用户自定义类型占几个字节无法一眼看出，所以用sizeof运算符来让编译器帮忙计算。

2)strlen是一个C语言库函数，这个库函数的原型是：size_t strlen(const char *s);这个函数接收一个字符串的指针，返回这个字符串的长度（以字节为单位）。注意一点是：strlen返回的字符串长度是不包含字符串结尾的'\0'的。我们为什么需要strlen库函数？因为从字符串的定义（指针指向头、固定结尾、中间依次相连）可以看出无法直接得到字符串的长度，需要用strlen函数来计算得到字符串的长度。

3)sizeof(数组名)得到的永远是数组的元素个数（也就是数组的大小），和数组中有无初始化，初始化多、少等是没有关系的；strlen是用来计算字符串的长度的，只能传递合法的字符串进去才有意义，如果随便传递一个字符指针，但是这个字符指针并不是字符串是没有意义的。

4)当我们定义数组时如果没有明确给出数组大小，则必须同时给出初始化式，编译器会根据初始化式去自动计算数组的大小（数组定义时必须给出大小，要么直接给，要么给初始化式）

23.2 字符串初始化与sizeof、strlen

1)char *p = "linux"; sizeof(p)得到的永远是4，因为这时候sizeof测的是字符指针p本身的长度，和字符串的长度是无关的。

char *p = "windows";

printf("sizeof(p) = %d.\n", sizeof(p)); //4

printf("strlen(p) = %d.\n", strlen(p)); //7

2)strlen刚好用来计算字符串的长度。

23.3 字符数组与字符串的本质差异（内存分配角度）

1)字符数组char a[] = "linux";来说，定义了一个数组a，数组a占6字节，右值"linux"本身只存在于编译器中，编译器将它用来初始化字符数组a后丢弃掉（也就是说内存中是没有"linux"这个字符串的）；这句就相当于是：char a[] = {'l', 'i', 'n', 'u', 'x', '\0'};

2)字符串char *p = "linux";定义了一个字符指针p，p占4字节，分配在栈上；同时还定义了一个字符串"linux"，分配在代码段；然后把代码段中的字符串（一共占6字节）的首地址（也就是'l'的地址）赋值给p。

总结对比：字符数组和字符串有本质差别。字符数组本身是数组，数组自身自带内存空间，可以用来存东西（所以数组类似于容器）；而字符串本身是指针，本身永远只占4字节，而且这4个字节还不能用来存有效数据，所以只能把有效数据存到别的地方，然后把地址存在p中。

也就是说字符数组自己存那些字符；字符串一定需要额外的内存来存那些字符，字符串本身只存真正的那些字符所在的内存空间的首地址。字符串想存在哪里都可以。一般我们选用字符串来写程序。

字符数组本身是带空间的，字符串本身是不带空间的。

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