C++指针解读（6）-- 指针和字符串

1、字符串的基本概念

（1）字符串的存储

字符串是存放在字符数组中的。比如字符串“hello”，在内存中是这么存放的：

这里要注意，在字符串的最后会加上一个'\0'，也被称为NUL字符，表示字符串的结束位。比如定义char str[] = "hello"，则sizeof(str)的长度是6，不是5。

（2）字符串的访问

既然字符串是字符按数组的方式存储的，我们可以用访问一维数组的方式来访问字符串。

char str[] = "hello";
printf(" %c\n", str[1]);

char* ch = &str[1];
printf(" %c\n", *ch);

（3）字符串常量池

用char数组str[]的方式定义字符串，我们也可以用下面的方式定义一个字符串：

char *str = "hello";

这里的str其实是一个char*型的指针变量，它指向字符串"hello"的首地址。

这种方式定义字符串时，"hello"是字符串常量，这个常量就放在字符串常量池中。

我们可以用代码来验证下：

const char* pstr1 = "hello";
const char* pstr2 = "hello";
printf(" p1 = %p, p2 = %p\n", pstr1, pstr2);

运行后发现pstr1, pstr2这2个地址是相同的，且每次运行地址都一样。这说明这个字符串常量是编译时就确定好的。

（4）sizeof()和strlen()

sizeof是C语言中的一个单目运算符，用来计算数据类型所占空间的大小，单位为字节；而strlen是一个函数，用来计算字符串长度（不包括字符串结束位NUL）。

char str1[] = "hello";
char str2[10] = "hello";
printf(" sizeof(str1) = %d, strlen(str1) = %d\n", sizeof(str1), strlen(str1));
printf(" sizeof(str2) = %d, strlen(str2) = %d\n", sizeof(str2), strlen(str2));

2、定义字符串的几种方式

（1）char str[] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};

定义了一个字符数组，长度为6，数组里的元素分布如下：{'h', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'}。

假如末尾没有NUL字符：char str[] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o' };

printf()输出str的值会是什么呢？sizeof()和strlen()的值分别是什么呢？

char str1[] = { 'h', 'e', 'l', 'l', 'o' };
printf(" %s\n", str1);
printf(" sizeof(str1) = %d, strlen(str1) = %d\n", sizeof(str1), strlen(str1));

这时，输出的str1是hello+一些乱码；sizeof(str1)是5，而strlen(str1)的值是个变数，每次的输出不一定相同。

因为字符串是以NUL作为字符串结束位的，现在缺少这个结束位，程序就没有办法做出正确的处理了。

（2）char str[] = "hello";

定义了一个字符数组，长度为6，系统会在末尾自动加上字位结束符NUL。

（3）char *pstr = "hello";

定义了一个字符指针变量，指向常量池中的字符常量"hello"。

4、字符指针变量和字符数组的比较

char *str1定义的是一个字符指针变量；char str2[10]定义的是一个字符数组，数组名代表数组元素首地址。

这是两个不同的概念，主要有以下区别：

（1）字符指针变量存放的是地址，指向字符串的第一个元素；字符数组就是一个存放字符的数组，一个元素就是一个字符。

（2）字符指针变量的值是可以改变的，但字符数组名的值不能改变（它只代表数组的首地址）。

const char *str1 = "hello";
printf(" %c\n", *str1);

str1++; //可以更改
printf(" %c\n", *str1);
    
char str2[10] = "hello";
str2++; //报错

（3）字符指针指向的字符串的内容不能被更改，但字符数组中各元素的值可以被更改。

const char *str1 = "hello";
str1[2] = 'a'; //报错

char str2[10] = "hello";
str2[2] = 'a'; //可以

（4）我们可以用str2[1], *(str2 + 1)这样的方式访问数组元素；对于字符指针变量，同样也可以用str1[1], *(str1 + 1)这样的方式访问。

const char *str1 = "hello";
printf(" %c, %c \n", str1[1], *(str1 + 1));

char str2[10] = "hello";
printf(" %c, %c \n", str2[1], *(str2 + 1));

（5）初始化的含义

char *str1 = "hello";

等价于：

char *str1;
str1 = "hello"; //把字符串的首地址给str

但字符数组的初始化：

char str2[10] = "hello";

不等价于：

char str2[10];
str2 = "hello"; //报错

其实这里的str1是个char *类型的指针变量，即字符指针变量，把字符数组的首地址赋给这个指针变量是没问题的。

而str2是数组的名字，代表字符数组首元素的地址，我们可以给这个地址赋值，但不能让地址去指向另外一个地址。

char str1[10];
*str1 = 'h'; //可以给地址赋值
strcpy(str1, "hello"); //可以直接内存拷贝

5、字符指针作函数参数

前面我们知道可以用两种方式来定义字符串，一种是字符数组，另一种是字符串指针变量。当函数的形参是字符串时，我们可以传字符数组的首地址，也可以传字符串指针变量。

（1）传字符数组的首地址

void print_str(char str[]) {
    int i = 0;
    while (str[i] != '\0') {
        printf("%c", str[i]);
        i++;
    }
}

int main()
{
    const char *str1 = "hello";
    print_str((char*)str1);

    char str2[10] = "hello";
    print_str(str2);

    return 0;
}

（2）传字符串指针变量

void print_str(char* str) {
    int i = 0;
    while (str[i] != '\0') {
        printf("%c", str[i]);
        i++;
    }
}