C语言字符串基础：从char数组到双指针反转算法

第一部分：char类型与字符串

1.1 char类型基础

⭐ 老师强调 ：char类型用于存放单个字符，如 char c = 'A';。字符常量用单引号包裹，这是最基础的字符单元。

char c = 'A';      // 单个字符
char d = 'a';      // 字符常量用单引号

1.2 字符串的本质

⭐ 老师强调 ：C语言没有独立的字符串类型 。字符串本质上是以'\0'结尾的char类型数组。'\0'（空字符）是字符串的结束标识，缺了它程序就不知道字符串在哪结束。

// ✅ 字符串：以'\0'结尾的字符数组
char s1[] = "hello";   // 实际存储: h e l l o \0
                       // 数组长度: 6（5个字符 + 1个'\0'）

// ❌ 普通字符数组：没有'\0'，不是字符串
char s2[3] = {'a','b','c'};  // 没有结束符，不是字符串

// ✅ 字符数组作为字符串（需手动加'\0'）
char s3[4] = {'a','b','c','\0'};  // 是字符串

⭐ 老师强调 ：双引号包裹的才是字符串，如"hello"。单引号包裹的是单个字符，如'a'。字符串末尾隐含一个'\0'，定义时需为其预留空间。

内存布局示例：

char s[] = "hello";

索引	0	1	2	3	4	5
内容	h	e	l	l	o	\0

⭐ 老师强调：'\0'不显示但占一个字节，标志字符串终结。可类比成书本末尾的"完"字，没它系统就不知在哪停，会越界读内存。

1.3 字符串定义方式对比

写法	含义	是否字符串
char c = 'A';	单个字符	❌
char s[3] = {'a','b','c'};	字符数组，无结束符	❌
char s[4] = {'a','b','c','\0'};	带结束符的字符数组	✅
char s[] = "hello";	字符串（自动加'\0'）	✅
char s[6] = "hello";	字符串，长度6正好容纳	✅
char s[10] = "hello";	字符串，多余位置填'\0'	✅

第二部分：字符串的输入输出

2.1 字符串输出

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char s[] = "hello";
    
    // 方式1：printf + %s
    printf("%s\n", s);     // 输出 hello，遇到'\0'停止
    
    // 方式2：puts（自动换行）
    puts(s);               // 输出 hello 并换行
    
    // 方式3：putchar（输出单个字符）
    putchar(s[0]);         // 输出 h
    
    return 0;
}

⭐ 老师强调 ：printf("%s", s)遇到'\0'自动停止输出。puts()输出字符串后自动换行。putchar()输出单个字符，按下标取元素。

2.2 字符串输入

#include <stdio.h>

int main() {
    char s[100];
    
    // 方式1：scanf（遇空格停止）
    scanf("%s", s);        // 输入 "hello world" → 只读取 "hello"
    printf("%s\n", s);
    
    // 方式2：带宽度限制（防溢出）
    scanf("%2s", s);       // 只读取前2个字符
    
    // 方式3：getchar（读取单个字符）
    char c = getchar();    // 读取一个字符
    printf("%c\n", c);
    
    // 方式4：scanf读取字符（%c前加空格跳过空白）
    scanf(" %c", &c);      // 跳过空格、换行等空白字符
    
    return 0;
}

⭐ 老师强调 ：scanf("%s")遇到空格、换行、Tab键 会立即停止，只能读取连续的非空白内容。输入"hello world"只会拿到"hello"。可用宽度限定如%2s限制最大长度，防止缓冲区溢出。

字符输入注意事项：

// ❌ 问题：%c会读取上次输入残留的换行符
scanf("%c", &c);   // 可能读到'\n'

// ✅ 解决：%c前加空格跳过空白字符
scanf(" %c", &c);  // 忽略前导空白

第三部分：str系列函数

3.1 头文件

⭐ 老师强调 ：使用str系列函数必须包含头文件#include <string.h>，否则编译报错。

#include <string.h>   // 必须包含

3.2 strcmp ------ 字符串比较

⭐ 老师强调 ：字符串比较不能用==运算符（比较的是地址），必须用strcmp()比较内容。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char a[] = "hello";
    char b[] = "world";
    
    // 方式1：使用strcmp
    if (strcmp(a, b) == 0) {
        printf("a == b\n");
    } else if (strcmp(a, b) > 0) {
        printf("a > b\n");
    } else {
        printf("a < b\n");
    }
    
    return 0;
}

strcmp返回值：

返回值	含义
0	两字符串相等
> 0	前者大于后者
< 0	前者小于后者

⭐ 老师强调 ：strcmp按字典序比较，逐字符比较ASCII码值。

3.3 strcpy ------ 字符串复制

⭐ 老师强调 ：数组名是常量指针，不能被赋值，不能直接用a = b。必须用strcpy(dest, src)复制内容。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char a[20] = "hello";
    char b[] = "world";
    
    // ❌ 错误：数组名不能赋值
    // a = b;   // 编译报错
    
    // ✅ 正确：使用strcpy
    strcpy(a, b);      // 把b复制到a
    printf("%s\n", a); // 输出 world
    
    return 0;
}

⭐ 老师强调 ：strcpy(dest, src)将src的内容复制到dest，包括末尾的'\0'。确保dest空间足够大。

3.4 strcat ------ 字符串拼接

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char a[20] = "hello";
    char b[] = "world";
    
    // 拼接：在a末尾追加b
    strcat(a, b);
    printf("%s\n", a);   // 输出 helloworld
    
    return 0;
}

3.5 strlen ------ 字符串长度

⭐ 老师强调 ：strlen()计算字符串有效字符个数，不包含'\0'。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char s[] = "hello";
    
    // 方式1：strlen函数
    int len = strlen(s);    // len = 5（不包含'\0'）
    printf("长度: %d\n", len);
    
    // 方式2：手动遍历
    int len2 = 0;
    for (int i = 0; s[i] != '\0'; i++) {
        len2++;
    }
    printf("手动计算: %d\n", len2);
    
    return 0;
}

⭐ 老师强调 ：strlen与sizeof不同------strlen算有效字符数（不含'\0'），sizeof算数组占用的总字节数（含'\0'）。

表达式	结果（"hello"）	说明
strlen(s)	5	有效字符数，不含'\0'
sizeof(s)	6	数组总大小，含'\0'

第四部分：字符串遍历

4.1 遍历方式

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char s[] = "hello";
    
    // 方式1：用'\0'判断结束
    for (int i = 0; s[i] != '\0'; i++) {
        printf("%c\n", s[i]);
    }
    
    // 方式2：用strlen获取长度
    int len = strlen(s);
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        printf("%c\n", s[i]);
    }
    
    return 0;
}

⭐ 老师强调 ：遍历字符串的两种方式------用'\0'判断结束，或用strlen获取长度后循环。前者更通用，后者更直观。

第五部分：字符串反转（双指针法）

5.1 核心思路

⭐ 老师强调 ：字符串反转的本质是交换对称位置的字符。用双指针：left从0开始，right指向末尾字符（长度-1），两指针相向而行，交换所指字符，直到相遇或交叉。

反转过程图示：

原始: h e l l o
      ↑       ↑
     left   right   → 交换h和o → o e l l h
      
      o e l l h
        ↑   ↑
       left right  → 交换e和h → o h l l e
      
      o h l l e
          ↑
       left/right  → 相遇，停止
      
结果: o l l e h

5.2 完整代码

#include <stdio.h>
#include <string.h>

// 字符串反转函数
void reverse(char str[]) {
    int len = strlen(str);
    int left = 0;
    int right = len - 1;   // 指向最后一个有效字符，不是'\0'
    
    while (left < right) {
        // 交换左右字符
        char temp = str[left];
        str[left] = str[right];
        str[right] = temp;
        
        // 指针向中间移动
        left++;
        right--;
    }
}

int main() {
    char s[] = "hello";
    printf("反转前: %s\n", s);
    reverse(s);
    printf("反转后: %s\n", s);   // 输出 olleh
    
    return 0;
}

5.3 手动实现strlen

// 不调用strlen，手动计算长度
int my_strlen(char str[]) {
    int len = 0;
    for (int i = 0; str[i] != '\0'; i++) {
        len++;
    }
    return len;
}

// 反转时用自定义长度
void reverse_manual(char str[]) {
    int len = my_strlen(str);   // 不依赖库函数
    int left = 0;
    int right = len - 1;
    
    while (left < right) {
        char temp = str[left];
        str[left] = str[right];
        str[right] = temp;
        left++;
        right--;
    }
}

⭐ 老师强调 ：反转时**'\0'不参与运算**，它是字符串结束符，不能放进指针范围。right应指向len - 1（最后一个有效字符），而非len（指向'\0'）。循环条件left < right，一旦相遇或交叉必须停止。

易错点：

// ❌ 错误：right指向了'\0'
int right = strlen(str);   // 指向'\0'
while (left < right) { ... }  // 会把'\0'交换到前面

// ✅ 正确：right指向最后一个有效字符
int right = strlen(str) - 1;