24 深入详解C语言字符串存储之谜：指针 vs 数组的内存真相

原创已于 2025-09-09 17:24:58 修改 · 239 阅读

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于 2024-12-21 23:50:04 首次发布

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一、被误解的指针定义：`const char s`与`char s`的本质

在 C 语言中，以下两种定义其实是等价的：

c：

const char *s = "HelloWorld!";  // 推荐写法，明确字符串只读
char *s = "HelloWorld!";        // 等价，但未声明const，存在修改风险

本质：两者都定义了一个指向字符串字面量的指针
关键区别：const修饰符只是告诉编译器「禁止通过指针修改内容」，但字符串本身的存储位置与const无关

二、内存地址对比：用数据说话

实验代码：

#include <stdio.h>

int main() {
    // 指针指向字符串字面量（只读区）
    char *s1 = "HelloWorld!";
    
    // 数组拷贝字符串到栈区（可修改）
    char s2[] = "HelloWorld!";
    
    // 本地变量（用于地址对比）
    int i = 0;
    
    // 打印地址
    printf("s1指针地址:       %p\n", (void*)&s1);       // 指针本身的地址（栈区）
    printf("s1指向的内容地址: %p\n", (void*)s1);       // 字符串字面量地址（常量区）
    printf("s2数组地址:       %p\n", (void*)&s2);       // 数组首地址（栈区）
    printf("i变量地址:        %p\n", (void*)&i);        // 本地变量地址（栈区）
    
    // 尝试修改（s1会报错，s2可以修改）
    // s1[0] = 'h';  // 错误！修改常量区数据（未定义行为）
    s2[0] = 'h';     // 正确！修改栈区数组数据
    printf("修改后的s2: %s\n", s2);  // 输出：helloWorld!
    
    return 0;
}

运行结果分析：

s1指针地址:       0x7ffd5f4d37a8    // 位于栈区（和i变量地址接近）
s1指向的内容地址: 0x4006d4           // 位于常量区（代码段）
s2数组地址:       0x7ffd5f4d3790    // 位于栈区（紧邻i变量，证明是本地数组）
i变量地址:        0x7ffd5f4d378c    
修改后的s2: helloWorld!              // 栈区数组可修改

核心发现：

指针变量s1本身在栈区，但它指向常量区的字符串字面量（只读）
数组s2完全在栈区，初始化时从常量区拷贝数据到栈区（可读可写）
地址规律：
- 常量区地址通常较小（如0x4006d4），属于程序代码段
- 栈区地址较大（如0x7ffd5f...），属于运行时内存

三、深度解析：内存四区中的字符串

1. 指针定义：`char *s = "xxx"`

存储位置：
- 指针变量s：栈区（局部变量）或静态区（全局 / 静态变量）
- 字符串内容"xxx"：常量区（代码段，只读）
特点：
c
```
printf("%p %p\n", "abc", "abc");  // 输出相同地址（编译器优化，共享常量）
```
- 相同字符串字面量只会存储一次
- 通过指针修改会导致未定义行为（写入常量区）

2. 数组定义：`char s[] = "xxx"`

存储位置：
- 数组变量s：栈区（局部）或静态区（全局 / 静态）
- 字符串内容：从常量区拷贝到数组空间（栈区 / 静态区）
特点：
```
char a[] = "abc", b[] = "abc";
printf("%p %p\n", a, b);  // 输出不同地址（各自拷贝）
```
- 每次定义数组都会独立拷贝数据
- 可以修改数组元素（操作栈区数据）

四、实战避坑指南

1. 何时用指针？何时用数组？

场景	指针`char *s`	数组`char s[]`
只读字符串	首选（配合`const`）	不推荐（浪费栈空间）
可修改字符串	禁止（指向常量区）	必须（在栈区创建拷贝）
字符串长度固定	不适用（需手动管理长度）	适用（数组长度自动推断）
作为函数参数	必须（数组会退化为指针）	需传递长度参数

2. 安全写法示例：

// 只读场景（推荐）
const char *msg = "Error: File not found";  // 明确不可修改

// 可修改场景（必须用数组）
char buffer[100];
strcpy(buffer, "Hello");  // 操作栈区数组，安全可写

// 函数参数场景（指针形式）
void process_string(const char *str) {       // 用const保证只读
    // 安全读取str内容
}

3. 致命错误对比：

// 指针修改（未定义行为，可能崩溃）
char *ptr = "test";
ptr[0] = 'T';  // 写入常量区，触发段错误（Segmentation Fault）

// 数组修改（合法操作）
char arr[] = "test";
arr[0] = 'T';  // 写入栈区，正常修改

五、总结：一张图看懂内存布局

内存布局示意图：
+------------------+
| 常量区（代码段）  |  ← "HelloWorld!"等字符串字面量存储在此，只读
+------------------+
| 栈区              |  ← char *s（指针变量）、char s[]（数组）、int i等局部变量
+------------------+
| 堆区              |  ← malloc分配的内存（本文未涉及）
+------------------+
| 静态区            |  ← 全局变量、static变量
+------------------+

关键区别：
- 指针：指向常量区（只读），指针变量本身在栈区/静态区
- 数组：拷贝常量区数据到栈区/静态区（可读可写）