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飞龙 · 更新于 2018-07-16 10:00:38

练习9:数组和字符串

上一个练习中,我们学习了如何创建基本的数组,以及数组怎么样映射为字符串。这个练习中我们会更加全面地展示数组和字符串的相似之处,并且深入更多内存布局的知识。

这个练习向你展示了C只是简单地将字符串储存为字符数组,并且在结尾加上'\0'(空字符)。你可能在上个练习中得到了暗示,因为我们手动这样做了。下面我会通过将它与数字数组比较,用另一种方法更清楚地实现它。

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int numbers[4] = {0};
    char name[4] = {'a'};

    // first, print them out raw
    printf("numbers: %d %d %d %d\n",
            numbers[0], numbers[1],
            numbers[2], numbers[3]);

    printf("name each: %c %c %c %c\n",
            name[0], name[1],
            name[2], name[3]);

    printf("name: %s\n", name);

    // setup the numbers
    numbers[0] = 1;
    numbers[1] = 2;
    numbers[2] = 3;
    numbers[3] = 4;

    // setup the name
    name[0] = 'Z';
    name[1] = 'e';
    name[2] = 'd';
    name[3] = '\0';

    // then print them out initialized
    printf("numbers: %d %d %d %d\n",
            numbers[0], numbers[1],
            numbers[2], numbers[3]);

    printf("name each: %c %c %c %c\n",
            name[0], name[1],
            name[2], name[3]);

    // print the name like a string
    printf("name: %s\n", name);

    // another way to use name
    char *another = "Zed";

    printf("another: %s\n", another);

    printf("another each: %c %c %c %c\n",
            another[0], another[1],
            another[2], another[3]);

    return 0;
}

在这段代码中,我们创建了一些数组,并对数组元素赋值。在numbers中我们设置了一些数字,然而在names中我们实际上手动构造了一个字符串。

你会看到什么

当你运行这段代码的时候,你应该首先看到所打印的数组的内容初始化为0值,之后打印初始化后的内容:

$ make ex9
cc -Wall -g    ex9.c   -o ex9
$ ./ex9
numbers: 0 0 0 0
name each: a   
name: a
numbers: 1 2 3 4
name each: Z e d 
name: Zed
another: Zed
another each: Z e d
$

你会注意到这个程序中有一些很有趣的事情:

  • 我并没有提供全部的4个参数来初始化它。这是C的一个简写,如果你只提供了一个元素,剩下的都会为0.
  • numbers的每个元素被打印时,它们都输出0。
  • names的每个元素被打印时,只有第一个元素'a'显示了,因为'a'是特殊字符不会显示。
  • 然后我们首次打印names,打印出了"a",因为它在初始化表达式中的'a'字符之后都用'\0'填充,是以'\0'结尾的正确的字符串。
  • 我们接着通过手动为每个元素赋值的办法建立数组并且再次把它打印出来。看看他们发生了什么改变。现在numbers已经设置好了,看看names字符串是如何正确打印出我的名字的。
  • 创建一个字符串也有两种语法:第六行的char name[4] = {'a'},或者第44行的char *another = "name"。前者不怎么常用,你应该将后者用于字符串字面值。

注意我使用了相同的语法和代码风格来和整数数组和字符数组交互,但是printf认为name是个字符串。再次强调,这是因为对C语言来说,字符数组和字符串没有什么不同。

最后,当你使用字符串字面值时你应该用char *another = "Literal"语法,它会产生相同的东西,但是更加符合语言习惯,也更省事。

如何使它崩溃

C中所有bug的大多数来源都是忘了预留出足够的空间,或者忘了在字符串末尾加上一个'\0'。事实上,这些bug是非常普遍并且难以改正的,大部分优秀的C代码都不会使用C风格字符串。下一个练习中我们会学到如何彻底避免C风格字符串。

使这个程序崩溃的的关键就是拿掉字符串结尾的'\0'。下面是实现它的一些途径:

  • 删掉name的初始化表达式。
  • 非故意地设置name[3] = 'A',于是它就没有终止字符了。
  • 将初始化表达式设置为'a','a','a','a'},于是就有过多的'a'字符,没有办法给'\0'留出位置。

试着想出一些其它的办法让它崩溃,并且在Valgrind下想通常一样运行这个程序,你可以看到具体发生了什么,以及错误叫什么名字。有时Valgrind并不能发现你犯的错误,则需要移动声明这些变量的地方看看是否能找出错误。这是C的黑魔法的一部分,有时变量的位置会改变bug。

附加题

  • 将一些字符赋给numbers的元素,之后用printf一次打印一个字符,你会得到什么编译器警告?
  • names执行上述的相反操作,把names当成int数组,并一次打印一个intValgrind会提示什么?
  • 有多少种其它的方式可以用来打印它?
  • 如果一个字符数组占四个字节,一个整数也占4个字节,你可以像整数一样使用整个name吗?你如何用黑魔法实现它?
  • 拿出一张纸,将每个数组画成一排方框,之后在纸上画出代码中的操作,看看是否正确。
  • name转换成another的形式,看看代码是否能正常工作。