【C语言】字符与字符串

news2025/6/6 12:04:15

在 C 语言中，字符（Character） 和 字符串（String） 是两个不同但相关的概念。下面详细介绍它们的定义、存储方式和使用方法：

一、字符（Character）

1. 定义与存储

基本类型：char（1 字节，范围 - 128~127 或 0~255，取决于编译器）
存储形式：单个字符用单引号 ' ' 包裹，实际存储为对应的 ASCII 码值

2. 示例代码

#include <stdio.h>

int main() {
    // 直接赋值（字符常量）
    char c1 = 'A';         // 存储ASCII码值65
    char c2 = 66;          // 等价于 char c2 = 'B';
    char newline = '\n';   // 转义字符：换行符
    
    // 输出字符和对应的ASCII值
    printf("c1: %c (ASCII %d)\n", c1, c1);  // 输出: A (ASCII 65)
    printf("c2: %c (ASCII %d)\n", c2, c2);  // 输出: B (ASCII 66)
    
    // 特殊字符（转义序列）
    char tab = '\t';       // 制表符
    char quote = '\"';     // 双引号字符
    
    return 0;
}

3. 关键注意点

转义字符：使用反斜杠 \ 表示特殊字符，例如：

'\n'  // 换行符
'\t'  // 制表符
'\0'  // 空字符（ASCII 0，字符串终止符）
'\\'  // 反斜杠本身
'\''  // 单引号
'\"'  // 双引号

字符与整数的关系：char 本质是小整数，可参与算术运算：

char c = 'A';
printf("%d\n", c + 1);  // 输出66（'A'的ASCII码是65）

二、字符串（String）

1. 定义与存储

本质：由多个字符组成的数组，以空字符 '\0' 结尾
两种定义方式：
- 字符数组：char str[] = "Hello";
- 字符指针：char *str = "Hello";

2. 字符数组 vs 字符指针

字符数组	字符指针
`char str[] = "Hello";`	`char *str = "Hello";`
数据存储在栈内存	数据存储在只读内存区
可修改内容（如 `str[0]='J';`）	不可修改内容（修改会导致运行时错误）
数组大小自动计算（含 `'\0'`）	指针指向常量字符串的首地址

3. 示例代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>  // 字符串处理函数库

int main() {
    // 1. 字符数组方式（可修改）
    char str1[] = "Hello";  // 等价于 char str1[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};
    printf("str1长度: %zu\n", strlen(str1));  // 输出5（不包含'\0'）
    printf("str1大小: %zu\n", sizeof(str1));  // 输出6（包含'\0'）
    
    // 修改字符数组内容
    str1[0] = 'J';
    printf("修改后: %s\n", str1);  // 输出 "Jello"
    
    // 2. 字符指针方式（指向常量字符串，不可修改）
    char *str2 = "World";
    // str2[0] = 'X';  // 错误！修改常量字符串会导致运行时错误
    
    // 3. 动态输入字符串（需确保缓冲区足够大）
    char input[100];
    printf("请输入字符串: ");
    scanf("%s", input);  // 注意：scanf遇到空格会截断
    printf("你输入的是: %s\n", input);
    
    // 4. 字符串处理函数示例
    char src[] = "Copy this";
    char dest[20];
    strcpy(dest, src);  // 复制字符串
    printf("复制结果: %s\n", dest);
    
    return 0;
}

误区 1：“指针指向的字符串不能修改，所以指针本身不能修改”

错误：指针变量本身的值（即所指向的地址）可以修改，例如：
```
char *str = "Hello";
str = "World";  // 合法！指针重新指向另一个常量字符串
```
但 不能通过指针修改其所指向的内存内容。

**误区 2：“用 char * 定义的字符串都不能修改”**

错误：如果 char* 指向的是 可写内存（如动态分配的内存或字符数组），则可以修改。例如：

char arr[10] = "abc";
char *ptr = arr;  // ptr指向栈上的数组（可写）
ptr[0] = 'x';     // 合法，修改数组内容为 "xbc"

4. 字符串处理函数

常用的字符串操作函数（需包含 <string.h>）：

函数名	功能描述	示例
`strlen(s)`	返回字符串长度（不含 `'\0'`）	`strlen("Hello")` → 5
`strcpy(dst, src)`	复制字符串 `src` 到 `dst`	`strcpy(dest, "Hi");`
`strcat(dst, src)`	将 `src` 追加到 `dst` 末尾	`strcat(dest, " World");`
`strcmp(s1, s2)`	比较 `s1` 和 `s2`（按字典序）	`strcmp("A", "B")` → 负数
`strchr(s, c)`	在 `s` 中查找字符 `c` 第一次出现的位置	`strchr("test", 'e')` → 指向 `e` 的指针

三、字符与字符串的区别

特性	字符 (`char`)	*字符串 (`char[]` 或 `char`)**
定义符号	单引号 `'A'`	双引号 `"Hello"`
存储内容	单个字符的 ASCII 码值	多个字符 + 终止符 `'\0'`
占用空间	1 字节	字符串长度 + 1 字节
示例	`char c = 'A';`	`char s[] = "ABC";` 或 `char *s = "ABC";`

四、常见错误与注意事项

未初始化字符串：

未初始化指针直接使用：

char *ptr;
strcpy(ptr, "test"); // 错误！ptr未指向有效内存
// 修正：ptr = (char*)malloc(5); strcpy(ptr, "test");

字符串越界：

char str[3];
strcpy(str, "ABCD");  // 错误！超出数组大小，导致缓冲区溢出

忘记字符串终止符：

char str[3] = {'A', 'B', 'C'};  // 错误！缺少'\0'，不是有效字符串
printf("%s", str);  // 可能输出乱码，直到遇到内存中的某个'\0'

混淆字符和字符串：

char c = "A";  // 错误！"A"是字符串（含'A'和'\0'），无法赋值给char
char c = 'A';  // 正确

补充：预分配内存的常用方法

方法	适用场景	函数 / 语法	示例
栈内存数组	长度固定、编译时已知	`char arr[size];`	`char name[20];`
堆内存动态分配	长度动态变化、运行时确定	`malloc()`/`calloc()`	`int ptr = (int)malloc(n*sizeof(int));`
常量字符串	只读场景，无需修改	`"Hello"`	`char *str = "World";`
柔性数组	结构体末尾的动态数组	`struct { int len; char data[]; }`	`// C99特性，需动态分配结构体+数组`