字符串

C语言

字符串的概念

  • 字符串是有序字符的集合
  • 字符串是程序中的基本元素之一
  • C 语言中没有字符串的概念
    • C 语言中通过特殊的字符数组模拟字符串
    • C 语言中的字符串是以 ‘\0’ 结尾的字符数组（’\0’ 表示字符串的结束）

字符数组与字符串

在 C 语言中，双引号引用的单个或多个字符是一种特殊的字面量

  • 存储与程序的全局只读存储区
  • 本质为字符数组，编译器会自动在结尾加上 ‘\0’ 字符
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#include <stdio.h>
int main() {
    
    char ca[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};
    char sa[] = {'W', 'o', 'r', 'l', 'd', '\0', '1', '2'}; // 字符串
    char ss[] = "Hello World!";	// 字符串
    char* str = "Hello World!";	// 字符串

    printf("%s\n", ca);
    printf("%s\n", sa);
    printf("%s\n", ss);
    printf("%s\n", str);

    /*
        HelloWorld
        World
        Hello World!
        Hello World!
    */
    
}
  • 字符串字面量的本质是一个数组
  • 字符串字面量可以看作常量指针
  • 字符串字面量中的字符不可改变
  • 字符串字面量至少包含一个字符（’\0’）

字符串字面量

Hello World! 是一个无名的字符数组

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#include <stdio.h>

int main() {
    
    char b = "abc"[0];
    char c = *("123" + 1);
    char t = *"";

    printf("%c\n", b);
    printf("%c\n", c);
    printf("%c\n", t);

    /*
    a
    2
    空的  // 也就是说这里输出的是 '\0'
    */ 
}

字符串的长度

  • 字符串的长度就是字符串所包含字符的个数
  • 字符串长度指的是第一个 ‘\0’ 字符前出现的字符个数
  • 通过 ‘\0’ 结束符来确定字符串的长度
  • 函数 strlen 用于返回字符串的长度
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#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    
    char s[] = "Hello\0World";
    int i = 0;

    for(i = 0; i < sizeof(s) / sizeof(char); i++) { // 此处的 sizeof(s) 包含了两个 \0 所以为 12
        printf("%c\n", s[i]);
    }

    printf("%ld\n", sizeof(s)); // 12
    printf("%ld\n", strlen(s));
    printf("%ld\n", strlen("123"));

    /*
    H
    e
    l
    l
    o
    
    W
    o
    r
    l
    d

	12
    5
    3
    */ 
}

当 sizeof() 用于计算字符串长度时会包含其中的 \0；

小结

  • C 语言中通过字符数组模拟字符串
  • C 语言中的字符串使用 ‘\0’ 作为结束符
  • 字符串字面量的本质为字符数组
  • 字符串相关函数都依赖与结束符 ‘\0’

字符串中的一些典型问题

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// 问题1
#include <stdio.h>
int main() {
    
    char buf[10] = {0};
    char src[] = "Hello %s";

    snprintf(buf, sizeof(buf), src); // buf = Hello @x

    printf("buf = %s\n", buf);

}

snprintf 是 C 标准库中的一个函数，用于格式化输出字符串，并将结果存储在一个缓冲区中。

int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, …);

str: 指向要存储格式化字符串的字符数组（目标缓冲区）。

size: 指定写入 str 的最大字符数，也就是 str 的大小（包括终止的空字符 \0）。

format: 类似于 printf 的格式化字符串，用于指定输出的格式。

…: 可变参数，用于指定格式化字符串中的实际值。

注意：

上述输出总为什么会打印 乱码，而不是 %s 呢？

因为当 snprintf 函数只有 3 个参数时，如果第三个参数没有包含格式化信息，函数调用没有问题；相反，如果第三个参数包含了格式化信息，但缺少后续对应参数，则程序行为不确定；

解释一下，他是类似 ptinrf 的，当我们第三个参数包含 %s 时，他会认识是后续有内容需要按照 %s 的格数输出，但我们其实是没有的，所以在打印的时候这里的 %s 就是一个未知的内容了；

可改为：snprintf(buf, sizeof(buf), “%s”, src);，或者将 %s 改为其他的内容

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// 问题2
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define STR "Hello, \0Kay.Wang\0"

int main() {
    
    char* src = STR;
    char buf[255] = {0};

    snprintf(buf, sizeof(buf), "%s", src);

    printf("strlrn(STR) = %ld\n", strlen(STR)); // 到 \0 截至
    printf("sizeof(STR) = %ld\n", sizeof(STR));

    printf("strlrn(src) = %ld\n", strlen(src)); // 到 \0 截至
    printf("sizeof(src) = %ld\n", sizeof(src)); // 指针的大小是 8 个字节

    printf("strlrn(buf) = %ld\n", strlen(buf)); // 数组中字符串的长度 还是到 \0 截至
    printf("sizeof(buf) = %ld\n", sizeof(buf)); // 数组的大小 255

    /*
    	strlrn(STR) = 7
		sizeof(STR) = 18
		strlrn(src) = 7
		sizeof(src) = 8
		strlrn(buf) = 7
		sizeof(buf) = 255
		src = Hello,
		buf = Hello,
    */
}
  • 字符串相关的函数均以第一个出现的 ‘\0’ 作为结束符
  • 编译器总是会在字符串字面量的末尾添加\0
  • 字符串字面量的本质为数组

字符串、字符数组、字符指针三者本质上是不同，但是互相之间又有一定的关系

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// 问题三
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define S1 "Hello, \0Kay.Wang\0"
#define S2 "Hello, \0Kay.Wang\0"

int main() {   
    if (S1 == S2){ // 两个字符串进行比较本质上是字符数组首地址的比较
        printf("Equal\n"); // Equal
    } else {
        printf("Non Equal\n");
    }
    
    if(strcmp(S1, S2) == 0) { // strcmp比较字符串的内容是否一致
        printf("Equal\n"); // // Equal
    } else {
        printf("Non Equal\n");
    }
}

编译器会将相同的字符串优化为一个，也就说 S1、S2引用的是痛同一个字符串，所以二者直接进行比较时，是相同的，因为地址相等；

  • 字符串之间的相等比较需要使用 strcmp 完成
  • 不可直接用 == 进行字符串直接的比较
  • 完全相同的字符串字面量的 == 比较结果为 false

Czifuchuanbijiao

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// 问题四，字符串循环右移
void right_shift_r(const char* src, char* result, unsigned int n);
/*
函数功能：将输入的字符串 src 循环右移 n 位，result 为输出结果
要求：	  以最高效率实现
示例：
		"abcde" -->2 "deabc"
		"abcde" -->8 "cdeab"
思路讲解：
abcdefg\0 循环右移三位 efgabcde\0 : 公式为，(i + 3) % 7
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>

void right_shift_r(const char* src, char* result, unsigned int n) {
    const unsigned int LEN = strlen(src);
    int i = 0;
        
    for(i=0; i < LEN; i++) {
        result[(n + i) % LEN] = src[i];
    }
    
    result[LEN] = '\0';
}

int main() {
    char result[255] = {0};
    
    right_shift_r("abcde", result, 2);
    
    printf("%s\n", result);
    
    right_shift_r("abcde", result, 5);
    
    printf("%s\n", result);
    
    right_shift_r("abcde", result, 8);
    
    printf("%s\n", result);
    
    return 0;
}