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C语言指针专题二 -- 字符指针与字符串

news 来源：原创 2025/5/19 15:34:42

1. 字符指针与字符串的核心原理

字符串的本质

字符串的存储

字符指针的特性

字符指针的操作

2. 编程实例

3. 常见陷阱与注意事项

4. 总结

1. 字符指针与字符串的核心原理

字符串的本质

C语言中没有独立的字符串类型，字符串本质是 以\0（空字符）结尾的字符数组。
字符串的存储方式：
- 字符数组：显式声明数组并初始化，如 char str[] = "Hello";。
- 字符指针：直接指向字符串字面量（存储在程序的只读内存区），如 char *p = "Hello";。

字符串的存储

在C语言中，字符串是以字符数组的形式存储的，并以空字符 \0 作为字符串的结束标志。下面通过文字描述和图示来解释C语言中的字符串存储规则。

假设有一个简单的字符串 "Hello"，在内存中的存储形式如下：

地址    内存内容
-----------------
1000    'H' (72)
1001    'e' (101)
1002    'l' (108)
1003    'l' (108)
1004    'o' (111)
1005    '\0' (0)  // 字符串结束标志

每个字符都占用一个字节的存储空间。
'\0' 是字符串的结束标记，它告诉程序这个位置之前的所有字符属于当前字符串。
注意这里的地址（如1000）只是示意性的，实际的内存地址会根据系统分配情况有所不同。

图例表示
如果我们用图形的方式表示上述 "Hello" 字符串在内存中的存储方式，可以想象成如下布局：

+--------+--------+--------+--------+--------+--------+
| 1000   | 1001   | 1002   | 1003   | 1004   | 1005   |
+--------+--------+--------+--------+--------+--------+
| 'H'    | 'e'    | 'l'    | 'l'    | 'o'    | '\0'   |
+--------+--------+--------+--------+--------+--------+

每个方格代表一个字节的内存单元，里面存放的是相应字符的ASCII码值。例如，'H' 的ASCII码是72，但在内存表示中我们通常直接写字符本身而不是其ASCII码值，以便于理解和记忆。

字符指针的特性

指向字符串字面量：字符指针可以指向字符串常量（只读内存区），但不可修改其内容。

char *p = "Hello"; // p指向只读内存区的字符串
// p[0] = 'h';     // 错误！尝试修改只读内存会导致崩溃

指向字符数组：字符指针可以指向动态分配的或栈上的字符数组，此时可修改内容。

char arr[] = "Hello";
char *p = arr;     // p指向栈上的字符数组
p[0] = 'h';        // 合法！修改栈内存

字符指针的操作

遍历字符串：通过指针移动逐个访问字符，直到遇到\0。
动态内存分配：使用malloc为字符串动态分配内存，需手动释放。
字符串函数：C标准库提供<string.h>中的函数（如strcpy、strlen），底层均依赖指针操作。

2. 编程实例

实例1：字符指针与字符串初始化

#include <stdio.h>int main() {// 方式1：字符指针指向字符串字面量（只读）char *str1 = "Hello";printf("str1: %s\n", str1); // 输出: Hello// 方式2：字符数组（可修改）char str2[] = "World";char *p = str2;           // 指针指向字符数组p[0] = 'w';               // 修改第一个字符printf("str2: %s\n", p);  // 输出: worldreturn 0;
}

实例2：动态分配字符串内存

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main() {// 动态分配内存存储字符串char *str = (char*)malloc(20 * sizeof(char));if (str == NULL) {printf("内存分配失败！\n");return 1;}strcpy(str, "Dynamic");  // 复制字符串到堆内存printf("初始内容: %s\n", str); // 输出: Dynamicstrcat(str, "123");      // 追加字符串printf("追加后内容: %s\n", str); // 输出: Dynamic123free(str);  // 释放内存str = NULL; // 避免野指针return 0;
}

实例3：字符指针遍历字符串

#include <stdio.h>void print_string(const char *str) {while (*str != '\0') {  // 遍历直到空字符printf("%c ", *str);str++;              // 指针后移}printf("\n");
}int main() {char *s = "Pointer";print_string(s);  // 输出: P o i n t e r return 0;
}

实例4：修改字符指针指向的内容

#include <stdio.h>int main() {char arr[] = "Hello";  // 栈上的字符数组char *p1 = arr;        // 指向可修改的数组p1[0] = 'h';           // 合法修改printf("p1: %s\n", p1); // 输出: hellochar *p2 = "Hello";    // 指向只读内存的字符串字面量// p2[0] = 'h';        // 运行时错误（段错误）！printf("p2: %s\n", p2);return 0;
}

实例5：字符串作为函数参数（指针传递）

#include <stdio.h>// 函数：统计字符串长度（手动实现strlen）
int string_length(const char *str) {int len = 0;while (*str != '\0') {len++;str++;}return len;
}int main() {char *s = "C Programming";printf("字符串长度: %d\n", string_length(s)); // 输出: 13return 0;
}

3. 常见陷阱与注意事项

1. 修改只读字符串

char *p = "Hello";
p[0] = 'h';  // 段错误！字符串字面量不可修改。

2. 未分配内存直接使用指针

char *p;
strcpy(p, "Hello");  // 野指针！p未初始化指向合法内存。

3. 忘记字符串终止符\0

char arr[5] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'}; // 缺少\0，遍历时可能越界
printf("%s", arr);  // 输出可能包含乱码

4. 内存泄漏

char *str = malloc(100);
// 忘记调用 free(str);

4. 总结

字符指针是操作字符串的核心工具，灵活但需谨慎使用。
字符串字面量存储在只读内存区，字符指针指向时不可修改。
字符数组（栈或堆内存）可通过指针修改内容。
动态分配字符串内存时，必须手动管理生命周期（malloc/free）。
始终确保字符串以\0结尾，避免越界访问。

C语言指针专题二 -- 字符指针与字符串

目录 1. 字符指针与字符串的核心原理字符串的本质字符串的存储字符指针的特性字符指针的操作 2. 编程实例 3. 常见陷阱与注意事项 4. 总结 1. 字符指针与字符串的核心原理字符串的本质 C语言中没有独立的字符串类型，字符串本质是以\0（空…...

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