常量字符串为什么位于静态存储区?

本文详细探讨了字符串常量在程序内存中的存储位置,并通过多个示例对比了不同类型的字符串变量在栈、堆及静态存储区的行为差异。

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char *c="chenxi";
书上说: "chenxi"这个字符串被当作常量而且被放置在此程序的内存静态区。
那一般的int i=1;
1也是常量,为什么1就不被放置在此程序的内存静态区了呢?
请高手指点!

所有的字符窜常量都被放在静态内存区
因为字符串常量很少需要修改,放在静态内存区会提高效率

例:

char str1[] = "abc";
char str2[] = "abc";

const char str3[] = "abc";
const char str4[] = "abc";

const char *str5 = "abc";
const char *str6 = "abc";

char *str7 = "abc";
char *str8 = "abc";


cout << ( str1 == str2 ) << endl;
cout << ( str3 == str4 ) << endl;
cout << ( str5 == str6 ) << endl;
cout << ( str7 == str8 ) << endl;

结果是:0 0 1 1
str1,str2,str3,str4是数组变量,它们有各自的内存空间;
而str5,str6,str7,str8是指针,它们指向相同的常量区域。

 

 

问题的引入:
看看下面的程序的输出:

#include <stdio.h>
char *returnStr()
{
    char *p="hello world!";
    return p;
}
int main()
{
    char *str=NULL;//一定要初始化,好习惯
     str=returnStr();
    printf("%s\n", str);
    
    return 0;
}


这个没有任何问题,因为"hello world!"是一个字符串常量,存放在静态数据区,
把该字符串常量存放的静态数据区的首地址赋值给了指针,
所以returnStr函数退出时,该该字符串常量所在内存不会被回收,故能够通过指针顺利无误的访问。

但是,下面的就有问题:

#include <stdio.h>
char *returnStr()
{
    char p[]="hello world!";
    return p;
}
int main()
{
    char *str=NULL;//一定要初始化,好习惯
     str=returnStr();
    printf("%s\n", str);
    
    return 0;
}

"hello world!"是一个字符串常量,存放在静态数据区,没错,
但是把一个字符串常量赋值给了一个局部变量(char []型数组),该局部变量存放在栈中,
这样就有两块内容一样的内存,也就是说“char p[]="hello world!";”这条语句让“hello world!”这个字符串在内存中有两份拷贝,一份在动态分配的栈中,另一份在静态存储区。这是与前者最本质的区别,
当returnStr函数退出时,栈要清空,局部变量的内存也被清空了,
所以这时的函数返回的是一个已被释放的内存地址,所以打印出来的是乱码。

如果函数的返回值非要是一个局部变量的地址,那么该局部变量一定要申明为static类型。如下:

#include <stdio.h>
char *returnStr()
{
    static char p[]="hello world!";
    return p;
}
int main()
{
    char *str=NULL;
     str=returnStr();
    printf("%s\n", str);
    
    return 0;
}


这个问题可以通过下面的一个例子来更好的说明:

#include <stdio.h>
//返回的是局部变量的地址,该地址位于动态数据区,栈里

char *s1()
{
    char* p1 = "qqq";//为了测试‘
char p[]="Hello world!"’中的字符串在静态存储区是否也有一份拷贝
    char p[]="Hello world!";
    char* p2 = "w";
//为了测试‘char p[]="Hello world!"’中的字符串在静态存储区是否也有一份拷贝
    printf("in s1 p=%p\n", p);
    printf("in s1 p1=%p\n", p1);
    printf("in s1: string's address: %p\n", &("Hello world!"));
    printf("in s1 p2=%p\n", p2);
    return p;
}


//返回的是字符串常量的地址,该地址位于静态数据区

char *s2()
{
    char *q="Hello world!";
    printf("in s2 q=%p\n", q);
    printf("in s2: string's address: %p\n", &("Hello world!"));
    return q;
}

//返回的是静态局部变量的地址,该地址位于静态数据区

char *s3()
{
    static char r[]="Hello world!";
    printf("in s3 r=%p\n", r);
    printf("in s3: string's address: %p\n", &("Hello world!"));
    return r;
}

int main()
{
    char *t1, *t2, *t3;
     t1=s1();
     t2=s2();
     t3=s3();
    
    printf("in main:");
    printf("p=%p, q=%p, r=%p\n", t1, t2, t3);

    printf("%s\n", t1);
    printf("%s\n", t2);
    printf("%s\n", t3);
    
    return 0;
}

运行输出结果:

in s1 p=0013FF0C
in s1 p1=00431084
in s1: string's address: 00431074
in s1 p2=00431070
in s2 q=00431074
in s2: string's address: 00431074
in s3 r=00434DC0
in s3: string's address: 00431074
in main:p=0013FF0C, q=00431074, r=00434DC0
$
Hello world!
Hello world!


这个结果正好应证了上面解释,同时,还可是得出一个结论:
字符串常量,之所以称之为常量,因为它可一看作是一个没有命名的字符串且为常量,存放在静态数据区。
这里说的静态数据区,是相对于堆、栈等动态数据区而言的。
静态数据区存放的是全局变量和静态变量,从这一点上来说,字符串常量又可以称之为一个无名的静态变量,
因为"Hello world!"这个字符串在函数 s1和s2 中都引用了,但在内存中却只有一份拷贝,这与静态变量性质相当神似。

 

转转于:http://blog.sina.com.cn/s/blog_596f35310100e3jm.html

<think>好的,我现在要解决用户的问题:“C语言指针数组为什么不能整体赋值字符串常量?”用户之前提供了几个引用资料,我需要结合这些资料和之前的回答来给出详细解释。 首先,用户提到的引用[1]和[2]讨论了字符数组和指针的不同赋值方式。例如,字符数组可以直接初始化字符串,但指针需要指向有效内存。引用[3]提到了指向指针的指针,这可能涉及到指针数组的结构。 在之前的回答中,我分析了指针数组初始化的错误情况,比如未分配内存直接使用scanf导致段错误。用户现在的问题是为什么不能整体赋值字符串常量到指针数组,这需要从内存管理和C语言的语法规则入手。 首先,我需要明确指针数组的定义。例如,char *a[5]是一个包含5个字符指针的数组。每个指针需要指向有效的内存地址才能存储数据。字符串常量在C中存储在只读区域,如文字常量区,因此直接赋值给指针数组的元素可能导致问题,尤其是当尝试修改这些字符串时。 用户的问题核心在于整体赋值,比如想用a = {"str1", "str2", ...}这样的方式,但C语言不允许对数组进行整体赋值,无论是普通数组还是指针数组。这涉及到数组名在C中的表现,数组名是常量指针,不能作为左值被重新赋值。 接下来,需要解释初始化与赋值的区别。在声明时,可以使用初始化列表为指针数组赋值字符串常量,例如char *a[] = {"hello", "world"},这实际上是正确的,但这里的每个元素指向的是字符串常量的地址,这些字符串不可修改。但如果在声明之后,试图对指针数组进行整体赋值,比如在后续代码中写a = {"new1", "new2"},这是不允许的,因为数组不能作为整体被赋值。 此外,用户可能混淆了初始化和赋值两个不同的阶段。初始化是在声明时进行的,而赋值是在之后的代码中进行的。C语言允许在初始化时使用字符串常量,但在赋值阶段必须逐个元素处理,或者使用strcpy等函数,前提是内存已经分配。 可能还需要提到,即使使用指针数组,每个元素指向的是字符串常量的地址,因此试图修改这些内容会导致未定义行为,比如段错误。例如,如果用户尝试a[0][0] = 'H',这会导致错误,因为字符串常量存储在只读区域。 总结来说,不能整体赋值字符串常量的原因包括:数组不能整体赋值,字符串常量存储位置不可修改,以及指针数组元素需要逐个指向有效地址。需要将这些点分步骤解释清楚,并结合用户提供的引用和之前的回答中的例子,如动态分配内存和静态关联数组的方法,来说明正确的方式。</think>### 一、指针数组与字符串常量的本质矛盾 #### 1. **语法规则限制** - **数组不可整体赋值** 所有数组类型(包括指针数组)在C语言中都不支持整体赋值操作,只能通过初始化列表或逐个元素赋值[^1]。 示例: ```c char *a[3] = {"apple", "banana", "cherry"}; // ✅ 初始化合法 a = {"dog", "cat", "bird"}; // ❌ 赋值非法 ``` - **字符串常量的特殊性质** 字符串常量(如`"hello"`)存储在**只读内存区**(`.rodata`段),其内容不可修改: ```c char *p = "constant"; p[0] = 'K'; // ❌ 运行时触发段错误(试图修改常量区) ``` #### 2. **指针数组的内存布局** 假设声明指针数组: ```c char *arr[3]; // 内存结构示意图 ``` ``` arr[0] → 随机地址(野指针) arr[1] → 随机地址 arr[2] → 随机地址 ``` 若直接整体赋值字符串常量: ```c arr = {"A", "B", "C"}; // 伪代码(实际语法错误) ``` 等价于试图让每个指针指向新的常量区地址,但: - **语法层面**:数组名`arr`是地址常量,不能作为左值接收新地址集合[^2] - **内存层面**:未解决指针初始指向无效地址的问题 --- ### 二、正确操作的对比实验 #### 1. **初始化阶段允许关联常量(合法)** ```c char *a[3] = {"alpha", "beta", "gamma"}; // ✅ 初始化指针指向常量区 printf("%c", a[0][0]); // 输出'a'(允许读取) a[0][0] = 'A'; // ❌ 段错误(禁止写入常量区) ``` #### 2. **赋值阶段需逐元素操作** ```c char *b[3]; // 正确方法1:指向新常量 b[0] = "new_str1"; // ✅ 合法(指针指向新常量地址) b[1] = "new_str2"; // 正确方法2:动态复制内容 b[2] = malloc(10); strcpy(b[2], "dynamic"); // ✅ 可修改内容(堆内存) free(b[2]); ``` --- ### 三、底层原理详解 #### 1. **编译器的处理差异** - **初始化阶段**:编译器将字符串常量地址直接写入指针数组元素 ```asm ; char *arr[] = {"AB", "CD"}; arr: .quad .LC0 ; 指向常量"AB" .quad .LC1 ; 指向常量"CD" .LC0: .string "AB" .LC1: .string "CD" ``` - **赋值阶段**:无法生成类似的地址批量加载指令 #### 2. **类型系统限制** 数组名`arr`的类型是`char *[3]`(数组维度信息已固化),而右值`{"X","Y","Z"}`的类型是`char **`(二级指针),类型不匹配导致赋值失败[^3]。 --- ### 四、变通解决方案 #### 1. **结构体封装法** ```c typedef struct { char *data[3]; } StringArray; StringArray sa = {{"one", "two", "three"}}; // 结构体允许整体赋值初始化 sa = (StringArray){{"four", "five", "six"}}; // C99后支持复合字面量赋值 ``` #### 2. **内存批量拷贝法** ```c const char *src[] = {"red", "green", "blue"}; char *dest[3]; memcpy(dest, src, sizeof(src)); // ✅ 仅当dest元素已指向有效内存时安全 ``` --- ### 五、核心结论 | 操作类型 | 允许? | 条件说明 | |---------------|-------|---------------------------------| | 初始化关联常量 | ✅ | 指针元素自动指向常量区地址 | | 整体赋值新常量集 | ❌ | 违反C语言数组不可整体赋值的语法规则 | | 逐元素指向常量 | ✅ | 需显式为每个指针元素单独赋值 | --- --相关问题--: 1. 如何用`memcpy`实现指针数组的"伪整体赋值"? 2. 为什么结构体可以整体赋值而数组不行? 3. 字符串常量池在内存中的具体位置由什么决定?
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