【C语言】-指针03(指针与字符串)

1、字符串基本信息

字符串是以空字符(\n)结尾的char类型数组。
用双引号扩起来的内容称为字符串字面量,即字符串常量。编译器会在末尾自动加入\0字符,其属于静态存储类别。

1.1、在程序中定义字符串

1、字符串常量
字符串存储在只读存储区,不可修改。生命周期为程序运行全程,无需手动释放。

const char* str = "Hello, World!";  // 推荐加const

2、用数组创建字符串
数组在栈上分配空间,可以修改内容。数组的长度由初始化值自动确定,包含’\0’。
字符串存储在静态存储区中,但程序运行时,才会将字符串拷贝到数组中,此时字符串有两个副本。

char str[] = "Hello";  // 自动计算长度为6(含'\0')
char str[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};	/* 与上一句等效 */

3、使用指定大小的字符数组创建字符串
预分配固定大小,若初始长度不足,剩余空间使用’\0’填充,需要放置溢出,并留出空间给’\0’。而且数组名是常量,不可自加或自减。
字符串存储在静态存储区中,但程序运行时,才会将字符串拷贝到数组中,此时字符串有两个副本。

char str[20] = "Hello";  // 预分配20字节,剩余空间填充'\0'
char str[5] = "Hello";  // 错误:数组长度至少为6(含'\0')

4、使用动态内存分配
数据存储在堆上,需要手动控制生命周期。

char* str = (char*)malloc(10 * sizeof(char));  // 分配10字节
strcpy(str, "Hello");  // 复制字符串到分配的内存

2、常见的字符串操作库函数

在 C 语言中,字符串的输入输出主要通过标准库 <stdio.h> 提供的函数实现。字符串操作主要依赖于标准库 <string.h> 。

字符串操作库函数对比表

功能常用函数安全版本(推荐)说明
长度strlen-返回字符串长度(不含'\0'
复制strcpystrncpysnprintfstrncpy需手动补'\0'snprintf自动截断
连接strcatstrncatsnprintfstrncat自动补'\0'snprintf需指定缓冲区大小
比较strcmpstrncmp-返回值:<0(小于)、0(等于)、>0(大于)
查找strchrstrrchrstrstr-strchr(首次出现)、strrchr(最后出现)、strstr(子串查找)
分割strtok-破坏性分割,修改原字符串;线程不安全(用strtok_r替代)
内存操作memcpymemsetmemcpy_s(非标准)memcpy需确保目标缓冲区足够大;memset用于初始化内存

字符串输入输出函数对比表

函数用途是否安全特点
printf格式化输出支持各种格式控制(如%s%d),需手动控制宽度(如%10s
puts输出字符串并换行自动添加'\n',简单但功能有限
scanf格式化输入❌(需手动限制)遇空格、制表符或换行符停止,需用%ns防止溢出(n为缓冲区大小-1)
fgets读取一行(含换行符)自动截断防溢出,需手动处理'\n'(如str[strlen(str)-1]='\0'
gets读取字符串(已弃用)不检查缓冲区大小,导致溢出,C11标准已移除该函数

2.1、字符串长度和复制

  • 1、strlen - 计算字符串长度
#include <string.h>
size_t strlen(const char* s);

const char* str = "Hello";
printf("Length: %zu\n", strlen(str));  // 输出:5
  • 2、strcpy - 复制字符串(strncpy - 安全复制指定长度)
    strcpy 不检查目标缓存区大小,可能会导致溢出
    strncpy 最多复制 n 字节,若 src 长度不足,用 ‘\0’ 填充。
char* strcpy(char* dest, const char* src);
char* strncpy(char* dest, const char* src, size_t n);

char dest[10];
strcpy(dest, "World");  // dest内容:"World\0"

char dest[5];
strncpy(dest, "Hello", 4);  // dest内容:"Hell"(无'\0'!)
dest[4] = '\0';  // 需手动添加终止符

2.2、字符串连接和比较

  • 1、strcat - 连接字符串(strncat - 安全连接指定长度)
    strcat 不检查 dest 剩余空间,可能溢出。
    strncat 安全连接指定长度。
char* strcat(char* dest, const char* src);
char* strncat(char* dest, const char* src, size_t n);

char dest[20] = "Hello, ";
strcat(dest, "World");  // dest内容:"Hello, World\0"

char dest[10] = "Hello";
strncat(dest, ", World", 2);  // dest内容:"Hello, W\0"
  • 2、strcmp - 比较字符串(strncmp - 比较前 n 个字符)
    返回值:< 0:s1 小于 s2(按字典序)。0:s1 等于 s2。> 0:s1 大于 s2。
int strcmp(const char* s1, const char* s2);
int strncmp(const char* s1, const char* s2, size_t n);

if (strcmp("apple", "banana") < 0) {
    printf("apple comes before banana\n");
}

if (strncmp("apple", "appetite", 3) == 0) {
    printf("First 3 characters match\n");
}

2.3、字符串查找和分割

  • 1、strchr - 查找字符首次出现位置(strrchr - 查找字符最后一次出现位置)
char* strchr(const char* s, int c);
char* strrchr(const char* s, int c);
char* strstr(const char* haystack, const char* needle);		/* 查找子字符串 */

const char* str = "Hello";
char* p = strchr(str, 'l');  // p指向"lllo"
printf("%s\n", p);  // 输出:"llo"

const char* str = "Hello";
char* p = strrchr(str, 'l');  // p指向"o"前的'l'

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