C语言字符数组和字符串

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用来存放字符的数组称为字符数组?例如?

char a[10]; //一维字符数组
char b[5][10]; //二维字符数组
char c[20]={'c', ' ', 'p', 'r', 'o', 'g', 'r', 'a','m'}; // 给部分数组元素赋值
char d[]={'c', ' ', 'p', 'r', 'o', 'g', 'r', 'a', 'm' }; //对全体元素赋值时可以省去长度

字符数组实际上是一系列字符的集合?也就是字符串?String?。在C语言中?没有专门的字符串变量?没有string类型?通常就用一个字符数组来存放一个字符串。

C语言规定?可以将字符串直接赋值给字符数组?例如?

char str[30] = {"c.biancheng.net"};
char str[30] = "c.biancheng.net"; //这种形式更加简洁?实际开发中常用

数组第 0 个元素为'c'?第 1 个元素为'.'?第 2 个元素为'b'?后面的元素以此类推。

为了方便?你也可以不指定数组长度?从而写作?

char str[] = {"c.biancheng.net"};
char str[] = "c.biancheng.net"; //这种形式更加简洁?实际开发中常用

给字符数组赋值时?我们通常使用这种写法?将字符串一次性地赋值?可以指明数组长度?也可以不指明??而不是一个字符一个字符地赋值?那样做太麻烦了。

这里需要留意一个坑?字符数组只有在定义时才能将整个字符串一次性地赋值给它?一旦定义完了?就只能一个字符一个字符地赋值了。请看下面的例子?

char str[7];
str = "abc123"; //错误
//正确
str[0] = 'a'; str[1] = 'b'; str[2] = 'c';
str[3] = '1'; str[4] = '2'; str[5] = '3';

字符串结束标志?划重点?

字符串是一系列连续的字符的组合?要?在内存中定位一个字符串?除了要知道它的开头?还要知道它的结尾。找到字符串的开头很容易?知道它的名字?字符数组名或者字符串名?就可以?然而?如何找到字符串的结尾呢?C语言的解决方案有点奇妙?或者说有点奇葩。

在C语言中?字符串总是以'0边'作为结尾?所以'0边'也被称为字符串结束标志?或者字符串结束符。

'0边'是 ASCII 码表中的第 0 个字符?英文称为 NUL?中文称为“空字符”。该字符既不能?允荆r裁挥锌刂乒δ埽j涑徟彰字窂伫换嵊腥魏涡Ч徹纊忈�?C语言中唯一的作用就是作为字符串结束标志。

C语言在处理字符串时?会从前往后逐个扫描字符?一旦遇到'0边'就认为到达了字符串的末尾?就结束处理。'0边'至关重要?没有'0边'就意味着永远也到达不了字符串的结尾。

由" "包围的字符串会自动在末尾添加'0边'。例如?"abc123"从表面看起来只包含了 6 个字符?其实不然?C语言会在最后隐式地添加一个'0边'?这个过程是在后台默默地进行的?所以我们感受不到。

下图演示了"C program"在内存中的存储情形?


需要注意的是?逐个字符地给数组赋值并不会自动添加'0边'?例如?

char str[] = {'a', 'b', 'c'};

数组 str 的长度为 3?而不是 4?因为最后没有'0边'。

当用字符数组存储字符串时?要特别注意'0边'?要为'0边'留个位置?这意味着?字符数组的长度至少要比字符串的长度大 1。请看下面的例子?

char str[7] = "abc123";

"abc123"看起来只包含了 6 个字符?我们却将 str 的长度定义为 7?就是为了能够容纳最后的'0边'。如果将 str 的长度定义为 6?它就无法容纳'0边'了。

当字符串长度大于数组长度时?有些较老或者不严格的编译器并不会报错?甚至连警告都没有?这就为以后的错误埋下了伏笔?读者自己要多多注意。

有些时候?程序的逻辑要求我们必须逐个字符地为数组赋值?这个时候就很容易遗忘字符串结束标志'0边'。下面的代码中?我们将 26 个大写英文字符存入字符数组?并以字符串的形式输出?

#include <stdio.h>
int main(){
 char str[30];
 char c;
 int i;
 for(c=65,i=0; c<=90; c++,i++){
 str[i] = c;
 }
 printf("%s\n", str);
 return 0;
}

在 VS2015 下的运行结果?

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ口口口口i口口0 ?

口表示无法?允镜奶厥庾址徹�?

大写字母在 ASCII 码表中是连续排布的?编码值从 65 开始?到 90 结束?使用循环非常方便。

在《C语言变量的定义位置以及初始值》一节中我们讲到?在很多编译器下?局部变量的初始值是随机的?是垃圾值?而不是我们通常认为的“零”值。局部数组?在函数内部定义的数组?本例中的 str 数组就是在 main() 函数内部定义的?也有这个问题?很多编译器并不会把局部数组的内存都初始化为“零”值?而是放任不管?爱是什么就是什么?所以它们的值也是没有意义的?也是垃圾值。

在函数内部定义的变量、数组、结构体、共用体等都称为局部数据。在很多编译器下?局部数据的初始值都是随机的、无意义的?而不是我们通常认为的“零”值。这一点非常重要?大家一定要谨记?否则后面会遇到很多奇葩的错误。

本例中的 str 数组在定义完成以后并没有立即初始化?所以它所包含的元素的值都是随机的?只有很小的概率会是“零”值。循环结束以后?str 的前 26 个元素被赋值了?剩下的 4 个元素的值依然是随机的?不知道是什么。

printf() 输出字符串时?会从第 0 个元素开始往后检索?直到遇见'0边'才停止?然后把'0边'前面的字符全部输出?这就是 printf() 输出字符串的原理。本例中我们使用 printf() 输出 str?按理说到了第 26 个元素就能检索到'0边'?就到达了字符串的末尾?然而事实却不是这样?由于我们并未对最后 4 个元素赋值?所以第 26 个元素不是'0边'?第 27 个也不是?第 28 个也不是……可能到了第 50 个元素才遇到'0边'?printf() 把这 50 个字符全部输出出来?就是上面的样子?多出来的字符毫无意义?甚至不能?允尽?

数组总共才 30 个元素?到了第 50 个元素不早就超出数组范围了吗?是的?的确超出范围了?然而?数组后面依然有其它的数据?printf() 也会将这些数据作为字符串输出。

你看?不注意'0边'的后果有多严重?不但不能正确处理字符串?甚至还会毁坏其它数据。

要?避免这些问题也很容易?在字符串的最后手动添加'0边'即可。修改上面的代码?在循环结束后添加'0边'?

#include <stdio.h>
int main(){
 char str[30];
 char c;
 int i;
 for(c=65,i=0; c<=90; c++,i++){
 str[i] = c;
 }
 str[i] = 0; //此处为添加的代码?也可以写作 str[i] = '0边';
 printf("%s\n", str);
 
 return 0;
}

第 9 行为新添加的代码?它让字符串能够正常结束。根据 ASCII 码表?字符'0边'的编码值就是 0。

但是?这样的写法貌似有点业余?或者说不够简洁?更加专业的做法是将数组的所有元素都初始化为“零”值?这样才能够从根本上避免问题。再次修改上面的代码?

#include <stdio.h>
int main(){
 char str[30] = {0}; //将所有元素都初始化为 0?或者说 '0边'
 char c;
 int i;
 for(c=65,i=0; c<=90; c++,i++){
 str[i] = c;
 }
 printf("%s\n", str);
 
 return 0;
}

还记得《C语言数组的概念》一节中强调过的吗?如果只初始化部分数组元素?那么剩余的数组元素也会自动初始化为“零”值?所以我们只需要将 str 的第 0 个元素赋值为 0?剩下的元素就都是 0 了。

字符串长度

所谓字符串长度?就是字符串包含了多少个字符?不包括最后的结束符'0边'?。例如"abc"的长度是 3?而不是 4。

在C语言中?我们使用string.h头文件中的 strlen() 函数来求字符串的长度?它的用法为?

length strlen(strname);

strname 是字符串的名字?或者字符数组的名字?length 是使用 strlen() 后得到的字符串长度?是一个整数。

下面是一个完整的例子?它输出《C语言小白变怪兽》这套教程的网址的长度?

#include <stdio.h>
#include <string.h> //记得引入该头文件
int main(){
 char str[] = "http://c.biancheng.net/cpp/u/jiaocheng/";
 long len = strlen(str);
 printf("The lenth of the string is %ld.\n", len);
 
 return 0;
}

运行结果?
The lenth of the string is 39.

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