【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	strcpy	strncpy、snprintf	strncpy需手动补'\0'；snprintf自动截断
连接	strcat	strncat、snprintf	strncat自动补'\0'；snprintf需指定缓冲区大小
比较	strcmp、strncmp	-	返回值：<0（小于）、0（等于）、>0（大于）
查找	strchr、strrchr、strstr	-	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	memcpy、memset	memcpy_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'