6、C语言指针-3：字符串和指针

一、字符串和指针概述

1、字符串（String）

字符串是由字符（char）组成的序列，通常以空字符 '\0'（C/C++）或长度信息（如Python、Java）作为结尾。在内存中，字符串本质上是字符数组。其特点如下：

【1】存储方式：

   C/C++：以字符数组形式存储，显式需要 '\0' 结尾。

   高级语言（Python/Java）：封装为对象，自动管理长度和内存。

【2】不可变 vs 可变：

   不可变（Python、Java的String）：修改字符串会创建新对象。

   可变（C/C++字符数组、C++的std::string）：可直接修改内容。

【3】操作复杂度：

   访问字符：O(1)（随机访问）。

   拼接/子串：O(n)（需复制数据）。

应用场景：

【1】文本处理

  解析日志、配置文件（如JSON/XML）。

  正则表达式匹配（如提取网页中的URL）。

【2】数据存储与传输

  数据库中的文本字段（如SQL的VARCHAR）。

   网络协议（HTTP请求/响应的报文）。

【3】加密与编码

  Base64编码、哈希算法（如MD5字符串生成）。

【4】用户交互

  命令行参数、输入验证（如密码复杂度检查）。

2、 指针（Pointer）

指针是存储内存地址的变量，通过地址间接访问数据。在C/C++中，指针是底层编程的核心工具；高级语言（如Java/Python）隐藏了指针，但引用（Reference）是其抽象形式。其特点为：

【1】直接内存操作

  可访问任意内存位置（灵活但危险，如野指针）。

【2】高效性

  避免数据复制（传递指针而非整个结构体）。

【3】多级间接访问

  支持多级指针（如int**指向指针的指针）。

【4】动态内存管理

  通过malloc/free（C）或new/delete（C++）手动分配内存。

应用场景：

【1】动态数据结构

  链表、树、图的节点链接（如struct Node* next）。

【2】函数参数传递

  修改函数外部的变量（如void swap(int* a, int* b)）。

【3】硬件与系统编程

  操作内存映射硬件寄存器（如嵌入式开发）。

  实现系统调用（如Linux内核中的void*泛型指针）。

【4】字符串与数组的高效处理

  通过指针遍历字符数组（如C中的char* str = "hello"）。

【5】多态与回调

  C语言中通过函数指针实现回调机制（如qsort的比较函数）。

注意事项：

【1】安全性

  指针越界会导致段错误（Segmentation Fault）。

  字符串操作需确保缓冲区不溢出（如strncpy替代strcpy）。

【2】内存管理

        动态分配的字符串需手动释放（C/C++），否则内存泄漏。

【3】语言差异

        在Python/Java中，字符串不可变且无需指针操作，但底层仍依赖类似机制。

3、字符串的创建等操作举例

用char*指向字符数组，通过指针移动遍历字符串：

char* str = "hello";

while (*str != '\0') { 

      printf( "%c", *str ); 

       str++;  // 指针移动

}

使用指针管理动态分配的字符串内存：
char* buffer = malloc(100 * sizeof(char));

strcpy(buffer, "Dynamic string");

free(buffer);  // 手动释放

自定义strcpy、strcat等函数时依赖指针算术：
void my_strcpy(char* dest, const char* src) {

    while (*dest++ = *src++);  // 指针复制直到遇到'\0'

}

通过指针偏移避免复制（如返回子串的起始地址）：
char* substring(const char* str, int start, int len) {

    char* sub = malloc(len + 1);

    strncpy(sub, str + start, len);  // 指针偏移

    sub[len] = '\0';

    return sub;
}

二、字符串和指针的应用

(1) 字符串数组