六、C语言字符串与字符

思维导图

一、字符与转义字符

1.1 字符的本质是整数

在计算机眼里，'A' 只是一个数字 65。
char 类型通常占用 1 个字节（8 bits），范围是 -128 到 127。

代码示例：

c 复制代码

char c = 'A';
printf("字符: %c\n", c);  // 输出 A
printf("ASCII: %d\n", c); // 输出 65

// 字符运算
char next = c + 1;
printf("下一个: %c\n", next); // 输出 B

1.2 转义字符

有些字符看不见（如换行），或者有特殊含义（如双引号），需要用反斜杠 \ 来转义。

转义符	含义
`\n`	换行
`\t`	制表符，用于对齐
`\\`	反斜杠本身
`\'`	单引号（在字符常量中用）
`\"`	双引号（在字符串中用）
`\0`	空字符，字符串结束标志

二、 C 字符串的存储规则

2.1 核心规则：以 \0 结尾

C 语言没有记录字符串的长度。它怎么知道字符串在哪里结束？

答案： 只要遇到 ASCII 值为 0 的字符 \0，就认为结束了。

声明与初始化：

c 复制代码

// 写法 1：逐个字符，必须手动加 \0，否则打印乱码
char s1[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'}; 

// 写法 2：字符串字面量（编译器自动加 \0）
char s2[] = "Hello"; 

// 内存视角：
// s2 占用了 6 个字节：'H' 'e' 'l' 'l' 'o' '\0'

2.2 数组 vs 指针

代码对比：

c 复制代码

// 1. 字符数组：内容存放在栈上，可以随意修改
char str[] = "Hello";
str[0] = 'X'; // 合法，变成 "Xello"

// 2. 字符串指针：指向只读数据区（常量区）
char *ptr = "Hello";
// ptr[0] = 'X'; // 崩溃！Segfault (非法写入)

三、常用字符串函数

3.1 strlen：计算长度

功能： 计算字符串的有效长度，不包括 \0。
注意： 它需要从头走到尾数数，时间复杂度 O(N)。不要在循环条件里调用它！

手写 strlen：

c 复制代码

size_t my_strlen(const char *s) {
    size_t len = 0;
    while (s[len] != '\0') { // 只要没遇到结束符
        len++;
    }
    return len;
}

3.2 strcpy / strncpy：复制

strcpy(dst, src)：把 src 的内容（含 \0）拷给 dst。

风险： 如果 dst 空间不够，会发生缓冲区溢出。

推荐： strncpy(dst, src, n)，限制拷贝 n 个字符。但要注意 strncpy 可能不补 \0，需要手动补。

3.3 strcmp：比较

错误写法： if (s1 == s2) ------ 这比的是地址，不是内容！
正确写法： if (strcmp(s1, s2) == 0) ------ 相等返回 0。

3.4 strcat：拼接

strcat(dst, src)：把 src 接到 dst 后面。
前提： dst 必须有足够的剩余空间容纳 src。

四、字符串输入的坑与解决

4.1 scanf("%s") 的缺陷

遇空格即停：输入 "Hello World"，只能读到 "Hello"。 2. 不检查边界：极易导致溢出。

危险代码：

c 复制代码

char buf[10];
scanf("%s", buf); // 输入 "ThisIsTooLong"，程序崩溃或被黑客利用

4.2 fgets：更安全的替代者

语法： fgets(buf, size, stdin);

优点：

1.限制读取大小（最多 size-1 个），绝对安全。

2.可以读取空格。

缺点： 会把 \n 也读进去（如果空间够的话）。

最佳实践模板：

c 复制代码

char buf[100];
printf("请输入：");

if (fgets(buf, sizeof(buf), stdin)) {
    // 处理末尾的换行符
    size_t len = strlen(buf);
    if (len > 0 && buf[len-1] == '\n') {
        buf[len-1] = '\0'; // 替换为结束符
    }
    printf("你输入了: %s\n", buf);
}

五、练习题

题目 1： char s[10] = "abc";，sizeof(s) 和 strlen(s) 分别是多少？

题目 2： char s[] = "abc"; 这个数组实际占用了几个字节？

题目 3： 为什么不能用 if (str == "hello") 来判断字符串内容？

题目 4： 下面代码输出什么？

c 复制代码

char s[] = "A\0B";
printf("%d", strlen(s));

题目 5： strcpy 和 memcpy 最大的区别是什么？

题目 6： 使用 fgets 读取输入时，如果用户输入的字符数少于缓冲区大小，字符串末尾通常会有什么字符？

题目 7： 字符 '0' 和整数 0 有什么区别？

题目 8： 什么是缓冲区溢出（Buffer Overflow）？为什么它很危险？

题目 9： 编写一个函数 my_strcpy，实现字符串复制。

题目 10： char *p = "Hello"; p[0] = 'h'; 这行代码会发生什么？

题目 11： 如何将字符串 "123" 转换为整数 123？

题目 12： 下面代码有没有问题？

c 复制代码

char s[5];
strcpy(s, "Hello");

题目 13： 在 C 语言中，字符串常量（如 "Hello"）通常存储在哪个内存区域？

题目 14： 为什么说在循环条件中写 i < strlen(s) 是低效的？

题目 15： 给定 char a[] = "Hi"; char b[] = "Hi";，表达式 a == b 的结果是真还是假？

六、解析

题 1 解析
答案： sizeof 是 10，strlen 是 3。
详解：

sizeof 看的是开辟的总空间；strlen 看的是 \0 前面有多少个字符。

题 2 解析
答案： 4 字节。
详解：

'a', 'b', 'c', '\0'。编译器自动加结束符。

题 3 解析
答案： 比较的是地址。
详解：

str 是数组首地址，"hello" 是常量区地址。这两个地址永远不可能相等。必须用 strcmp。

题 4 解析
答案： 1。
详解：

strlen 遇到第一个 \0 就停止计数。后面的 'B' 被忽略了。

题 5 解析
答案： 停止条件不同。
详解：

strcpy 遇到 \0 停止；memcpy 严格按照指定的字节数拷贝，不管内容是什么。

题 6 解析
答案： 换行符 \n。
详解：

fgets 会把用户按下的回车键也存入缓冲区（只要空间足够）。

题 7 解析
答案：

'0' 的 ASCII 码是 48；整数 0 的值是 0（也就是 \0）。

题 8 解析
答案：

向缓冲区写入了超过其容量的数据，覆盖了相邻的内存（如返回地址）。黑客可利用此漏洞执行恶意代码。

题 9 解析
答案：

c 复制代码

char *my_strcpy(char *dest, const char *src) {
    char *ret = dest;
    while ((*dest++ = *src++));
    return ret;
}

题 10 解析
答案： 运行时错误 (Segfault)。
详解：

"Hello" 存储在只读常量区，试图修改会导致硬件保护异常。

题 11 解析
答案： atoi("123") 或 sscanf。

题 12 解析
答案： 有问题（越界）。
详解：

"Hello" 需要 6 个字节（含 \0），而 s 只有 5 个。\0 会写到 s 的外面。

题 13 解析
答案： 只读数据段 (Text Segment / .rodata)。

题 14 解析
答案：

strlen 需要遍历字符串。如果放在循环条件里，每次循环都要遍历一次，时间复杂度从 O(N) 变成 O(N^2)。

题 15 解析
答案： 假。
详解：

a 和 b 是两个独立的数组，它们在栈上的地址不同。

日期：2025年2月11日

专栏：C语言

六、C语言字符串与字符

思维导图

一、 字符与转义字符

二、 C 字符串的存储规则

三、 常用字符串函数

四、 字符串输入的坑与解决

五、 练习题

六、 解析

一、字符与转义字符

三、常用字符串函数

四、字符串输入的坑与解决

五、练习题

六、解析