C语言：字符串与数组的差别

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一.字符串与数组的定义

在 C 语言中，字符串实际上是使用空字符 \0 结尾的一维字符数组。因此，\0 是用于标记字符串的结束。

空字符（Null character）又称结束符，缩写 NUL，是一个数值为 0 的控制字符，\0 是转义字符，意思是告诉编译器，这不是字符 0，而是空字符。

下面的声明和初始化创建了一个 HelloWorld 字符串。由于在数组的末尾存储了空字符 \0，所以字符数组的大小比单词 HelloWorld 的字符数多一个。

字符串的定义：

//写法一：（字符数组定义字符串）
char site[7] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', 'W','o', 'r', 'l','d', '\0'};
//写法二：（字面量定义字符串）
char site[] = "HelloWorld";

数组的定义：

char siteArray[7] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', 'W','o', 'r', 'l','d'};

由于C语言中没有类似string关键字，所以不能定义字符串，只能用字符数组形式来表示字符串；所以从代码书写层面来看，定义一个字符串 和 定义一个字符类型的数组 两者就很相似，容易让人混淆。下面就主要讲述一下二者的区别。

二.字符串与数组的差别

下面通过Dome代码的测试与解读，对字符串与数组的差别进行描述；

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

int main()
{
  char site[7] = {'R', 'U', 'N', 'O', 'O', 'B', '\0'};
  char siteArray[7] = {'R', 'U', 'N', 'O', 'O', 'B'};
  printf("输出行1:————字符串（字符数组）: %s\n", site); // 输出字符串
  printf("输出行2:————字符类型数组: %s\n", siteArray);  // 输出字符类型数组

  char hello[] = "hello world";
  char hello2[] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o', ' ', 'w', 'o', 'r', 'l', 'd', '\0'};
  char hello3[] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};
  char hello4[] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o'};
  char hello5[] = "hello";
  int len = strlen(hello);
  int len2 = strlen(hello2);
  printf("输出行3:————hello: %s, len: %d\n", hello, len);                                                 // 输出字符串及其长度
  printf("输出行4:————hello2: %s, len2: %d\n", hello2, len2);                                             // 输出字符数组形式字符串及其长度
  printf("输出行5:————hello3: %s, len3: %d\n", hello3, strlen(hello3));                                   // 输出字符数组形式字符串及其长度
  printf("输出行6:————hello3: %s, len3的字符个数: %d\n", hello3, sizeof(hello3));                         // 输出字符数组形式字符串及其字符个数
  printf("输出行7:————hello4: %s, len4用访问字符长度: %d\n", hello4, strlen(hello4));                     // 输出字符类型数组，并用字符串方法获取其长度
  printf("输出行8:————hello4: %s, len4的数组元素个数（数组长度）: %d\n", hello4, sizeof(hello4));         // 输出字符类型数组，并用数组方法获取其长度
  printf("输出行9:————hello4: %s, len4用访问数组长度: %d\n", hello4, sizeof(hello4) / sizeof(hello4[0])); // 输出字符类型数组，并用数组方法获取其长度
  printf("输出行10:————hello5: %s, len5: %d\n", hello5, strlen(hello5)); 
  printf("输出行11:————hello5: %s, len5: %d\n", hello5, sizeof(hello5));                                 // 输出字符串及其长度
  return 0;
}

运行结果：

输出行1:————字符串（字符数组）: RUNOOB
输出行2:————字符类型数组: RUNOOB
输出行3:————hello: hello world, len: 11
输出行4:————hello2: hello world, len2: 11
输出行5:————hello3: hello, len3: 5
输出行6:————hello3: hello, len3的字符个数: 6
输出行7:————hello4: hellohello, len4用访问字符长度: 10
输出行8:————hello4: hellohello, len4的数组元素个数（数组长度）: 5
输出行9:————hello4: hellohello, len4用访问数组长度: 5
输出行10:————hello5: hello, len5: 5
输出行11:————hello5: hello, len5: 6

2.1 补充知识点：

为了解读上面Dome代码我们需要知道以下几点：

sizeof(val)‌是一个用于获取变量或数据类型所占内存字节数的操作符。‌ 在C语言中，sizeof可以用于数据类型、变量、表达式等，返回的是这些对象所占的内存字节数；
strlen(val)函数是求当前字符串的长度，遇到’\0’才停住会停止计算，返回值不包括’\0’，遇到空格符不会停机计算，并且strlen可以读取空格并计算在内；
3.printf(val)函数为输出打印函数，遇到’\0’才停住，遇到空格符不会停机输出。

2.2 代码解读：

对比 输出行1 和 输出行2；从代码的编写上看，使用字符数组定义字符串和定义字符类型的数组，区别在于，字符串的定义会比数组定义结尾多一个 ‘\0’ 的 空字符，这也是定义字符串的语法规则。
对比 输出行3 和 输出行4；二者都是定义了一个hello world 字符串，但是定义字符串的方法不同，输出行3 使用的是字面量方法定义，输出行4 使用的是字符数组定义；二者本质上是没有区别的，通过输出结果上看也都一样。
对比 输出行5 和 输出行6 ；二者都是输出的hello3字符串，但是 “输出行5” 使用strlen()方法 输出 hello3字符串的长度为 5；“输出行6” 使用sizeof()方法输出hello3字符串的内存字节数为 6，也可以说是求该字符串的有多少字符，由于‘\0’也是一个字符，会将空字符’\0’计算在内，所以比字符串实际长度加一。
对比 输出行7 和 输出行 8 ；二者都是对定义的hello4 数组进行打印输出。首先看代码，仔细观察其实是有点问题的，因为hello4最后一个数组元素并没有‘\0’,所以hello4就是一个普通数组；在printf打印的时候，因为是数组，那么打印就不能使用%s，%s用于输出字符串格式数据，所以，从终端输出结果来看，虽然也输出了内容，但是按照代码理解本应该输出一个hello，然而却输出了两个hello- hellohello，很明显输出结果是有问题的，原因其实就是不能这样去打印输出数组，定义的char hello4[] = {‘h’, ‘e’, ‘l’, ‘l’, ‘o’};没有以空字符’\0’结尾，当作为字符串传递给printf函数中的%s格式说明符以及传递给strlen函数时，它会一直读取内存直到遇到一个空字符，这会导致未定义行为，可能输出不可预期的结果或者程序崩溃。所以，输出行7 和 输出行8 的 打印结果都是有误的。其次，输出行7 还使用访问字符串长度的方法去取一个数组的长度，因为数组没有‘\0’结束符，所以最终的结果长度结果也是错误的；输出行8 使用sizeof()方法输出数组的内存字节数是正确的。

对比输出行 7 和8 ；得到结论就是：普通数组不能使用 strlen()函数,普通数组中没有‘\0’结束符， strlen()函数会一直读取内存直到遇到’\0’才停住会停止计算，这会导致未定义行为，可能输出不可预期的结果或者程序崩溃。

输出行 9 也是对 hello4 数组的长度计算，最终长度与sizeof(hello4) 方法读取的长度一致；sizeof(hello4) / sizeof(hello4[0]) 其中 sizeof(hello4) 表示：数组的内存总字节数， sizeof(hello4[0]) 表示：数组中第一个元素的内存总字节数，前者除后者结果就是当前数组有多少个元素，即数组的长度。对比 输出行 8 直接用 sizeof(hello4[0])方法取得数组的长度(内存总字节数)，是因为 hello4 数组是字符类型数组，其中每个元素都是一个字符，一个字符 = 一字节的原因，所以其实sizeof(hello4[0])的值就是 1 字节，所以：sizeof(hello4) == sizeof(hello4) / sizeof(hello4[0])，数值一样，但是细微差别就是sizeof(hello4) 单位是字节，sizeof(hello4) / sizeof(hello4[0]) 单位是个数。
输出行 10 与 输出行 6对比；其实和输出行5 和 输出行6 对比是一样的； 输出行 10与输出行5都是定义的hello 字符串，输出行 10中hello5是字面量定义，输出行5中 hello3是字符数组定义，对比 输出行 10 与 输出行 6 就是加深理解 strlen(val)函数是求当前字符串的长度，遇到’\0’才停住会停止计算，返回值不包括’\0’；sizeof(val)‌是一个用于获取变量或数据类型所占内存字节数的操作符，‘\0’也是一个字符，会将空字符’\0’计算在内，所以比字符串实际长度加一。
输出行 10 与 输出行 11对比；二者都是对字面量定义的字符串hello5进行打印输出，可以看出字面量定义的情况下，并没有手动给字面量添加'\0'结束符，但是在 输出行 11中sizeof(val)的‌值是比真实长度多一个的，就说明是自动添加了'\0'结束符，其实也就是：编译器在处理字符串字面量时，会自动在末尾添加’\0’字符。

总结：

在C语言中，字符串的定义与数组的定义有显著的区别。‌ 字符串实际上是一个字符数组，但它以一个特殊的空字符（‘\0’）结尾，而普通的数组则没有这样的限制。

数组是一种数据结构，用于存储相同类型的数据元素的集合。在C语言中，数组是一种线性数据结构，可以在内存中连续地存储多个相同类型的数据元素，这些元素可以通过索引（下标）来访问，索引从0开始。数组的大小在声明时是固定的，不能动态改变，且元素在内存中连续存储‌。

字符串在C语言中并没有专门的类型，而是通过字符数组来表示。 字符串以空字符’\0’结尾，表示字符串的结束。编译器在处理字符串字面量时，会自动在末尾添加’\0’字符。例如，声明一个字符串char arr[] = “hello”;实际上是在声明一个字符数组，并在末尾添加’\0’作为结束标志‌（编译器自动添加）。

数组和字符串的主要区别在于结尾字符。普通数组可以存储任意类型的数据，没有特定的结束符号；而字符串必须以空字符’\0’结尾，表示字符串的结束。此外，字符串的声明和初始化方式也有所不同，字符串字面量在编译时会自动添加’\0’字符‌。