字符串常量的定义与引用

周立功教授数年之心血之作《程序设计与数据结构》

第一章为程序设计基础，本文为1.8.2  字符串常量。

 

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1.8.2 字符串常量

 

字符的真正价值在于你可以将它们串在一起形成一个字符序列，即字符串常量，简称字符串。字符串常量就是使用一对双引号“""”包围起来的，以空字符NUL（null character，NUL表示为'\0'，ASCII码值为0x00）结尾的连续的字符串，其长度为字符串的长度加1。既然使用空字符结束字符串，那么printf()和strcpy()都将这一点作为默认的前置条件。

 

注意，NULL和NUL是不同的，NULL表示特殊的指针，通常定义为((void *)0)，而NUL是一个char，定义为\0，两者不能混用。虽然字符常量是由单引号引起来的字符序列，通常由一个字符组成，但也可以包含多个字符，比如，转义字符，在C中它们的类型是int：

printf("%d\n", sizeof(char)); 

printf("%d\n", sizeof('a')); 

 

执行上述代码可以看到char的长度为1，而字符常量的长度为4。

 

只要在程序中使用字符串，就必须确定如何声明保存字符串的变量。如果将它声明为数组，则编译时就已经为各个字符保留了内存空间；如果将它声明为指针，则编译时完全没有为字符分配任何内存，仅在运行时分配空间。比如：

char       cStr[4] = "OK!";

char       *pcStr = "OK!"; 

 

两者的区别是，数组名cStr是常量，而指针名pcStr是变量。注意，如果在初始化指针之前就使用指针，有可能会导致运行出错，如果有以下定义：

char *pcStr; 

printf("%s", *pcStr); 

 

由于这里没有对pcStr初始化，因此其指向的内存是未知的，将会打印出奇怪的字符，于是pcStr自然也就成为了野指针。

 

>>> 1. 字符串的引用

 

由于"OK!"是一个字符串常量，因此是不可修改的。如果试图执行以下操作：

pcStr[2] = 'Z'; 

 

虽然编译期可以通过，但在运行时会出错。如果以下面这样的形式赋值：

char       cStr[4];

cStr = "OK!"; 

 

则是非法的，因为数组变量名cStr是一个不可修改的常量指针。

 

如果字符数组中没有保存'\0''，它仅仅是字符常量'O'、'K'、'!'，不是字符串。即：

char       cStr[] = { 'O', 'K', '!'};

 

而“char cStr[] = "OK!";”只不过是“char cStr[]   = {'O', 'K', '!', '\0'};”的另一种写法，因为字符串是一种特殊的字符数组变量，所以其存储方式与数组变量一致。其中的cStr为数组变量名，表示此数组第0个元素的地址（即&cStr[0]），cStr+1表示数组第1个元素的地址（即&cStr[1]），cStr+2表示数组变量第2个元素的地址（即&cStr[2]），cStr+3表示数组变量第3个元素的地址（即&cStr[3]），其存储形式详见图1.13。

 

图1.13  “OK!”的存储形式

 

C语言中的字符串是以字符数组变量的形式处理的，具有数组的属性，所以不能赋值给整个字符数组变量，只能将字符逐个赋给字符数组变量。比如：

char       cStr[4];

cStr[0] = 'O';  cStr[1] = 'K';  cStr[2] = '!';  cStr[3] = '\0'; 

 

其存储的不是字符本身，而是以ASCII码存储的字符常量（即存值）。

 

惯用法

 

由于字符串常量以'\0'（ASCII码值为0x00）结尾，因此可以用cStr[i]作为for循环语句的“条件部分（布尔表达式）”，检查cStr[i]是否为'\0'（cStr[i]是以*(cStr+i)形式表示的）。用于处理字符串中每一个字符的惯用法如下：

for(i = 0; cStr[i] != '\0'; i++)    … 

 

其等价于

for(i = 0; cStr[i]; i++) … 

 

同理“while(cStr[i] != '\0')”与“while(cStr[i])”是等价的。

 

当然，也可以使用scanf()函数的%s格式声明符输入字符串，详见程序清单 1.37。

 

程序清单 1.37  字符串的输入与输出范例程序

1     #include

2     int main(int argc, char *argv[])

3     {

4            char cStr[10];

5

6            scanf("%s", cStr);

7            printf("%s", cStr); 

8            return 0

9     }

 

由于cStr代表字符数组的起始地址，因此不需要在cStr前添加&运算符。但采用%s格式符输入字符串存在一种潜在危险，如果输入的字符串太长，超出了字符数组的存储极限，则程序执行错误，因此可以使用“字段宽度”来限制输入字符串的长度更安全。

 

由于字符串常量的类型是char的数组，则在表达式中被解读为指针。即不管字符串有多长，pcStr始终存储字符串第一个字符的地址，因此使用指向字符串的指针变量即可整体引用一个字符串。比如：

char       *pcStr = "OK!"; 

 

其中的pcStr是字符指针变量，其等效于

static const char t376[] = "OK!";

char *pcStr = t376;

 

其中的t376是编译器分配的一个内部变量名，不同编译器、不同程序、甚至同一个源代码每次编译，其名字均可能不同。显然，程序员不知道这个数组的名字，即匿名数组变量。显而易见，初始化字符数组存储字符串和初始化指针指向字符串的区别在于，数组名是常量，而指针名是变量，因此字符串的绝大多数操作都是通过指针完成的。

 

由此可见，"OK!"就是“char的数组”，通过sizeof("OK!")也可以证明字符串的本质还是数组，即可用"OK!"作为数组变量名，详见程序清单 1.38。

 

程序清单 1.38  用字符串作为数组变量名范例程序

1     #include

2     int main(int argc, char argv *[]) 

3     { 

4            printf("OK!占用的空间%d", sizeof("OK!"));          // 输出"OK!"占用的空间，即4个字节

5            printf("OK!的地址%x\n", "OK!");                       // 输出"OK!"的地址

6            printf("%c\n", *("OK!" + 1));                         // 输出"OK!"的第1个元素，即'K' 

7            printf("%c\n", "OK!"[0]);                               // 输出"OK!"的第0个元素，即'O'

8            printf("%d\n", "OK!"[3]);                               // 输出"OK!"第3个元素的值，即'\0' 

9            return 0; 

10   } 

 

由于C语言允许对指针添加下标，因此程序清单 1.38（6~8）分别输出对应的元素。显然，可以利用这种方式将0~15转换为等价的16进制的字符，详见程序清单 1.39。

 

程序清单 1.39  digit_to_charhex()转换函数范例程序

1     char digit_to_hexchar(int digit)

2     {

3            return "0123456789ABCDEF"[digit];

4     }

 

当pcStr指向字符串"OK!"的首地址时，*pcStr表示该地址空间上的值为'O'，即pcStr[0]= 'O'，pcStr[1]= 'K'，pcStr[2]= '!'，pcStr[3]= '\0'，或*pcStr='O'，*(pcStr+1)='K'，*(pcStr+2)='!'，*(pcStr+3)= '\0'。