面试题：C语言中字符串的存储与访问

Question

在C语言中，有两种常见的定义字符串的方式，一种是字符数组，另一种是字符指针。请分别举例说明这两种方式如何定义一个字符串，并阐述它们在存储和访问方式上的区别。例如，对于字符串“Hello, World!”，用字符数组和字符指针分别如何定义，并且在访问字符串中的每个字符时，操作上有什么不同？

Answer 1

1. 字符数组定义字符串
   • 定义示例：char str1[] = "Hello, World!";
   • 存储方式：字符数组在内存中分配一段连续的空间，用于存储字符串的每个字符，包括字符串结束符'\0'。这段空间的大小是字符串实际长度（包含'\0'）。
   • 访问方式：可以通过数组下标来访问每个字符，例如str1[0]获取'H'，str1[1]获取'e' 等。也可以使用指针算术运算来访问，如*(str1 + 0)获取'H' 。代码示例：

#include <stdio.h>
int main() {
    char str1[] = "Hello, World!";
    for (int i = 0; str1[i] != '\0'; i++) {
        printf("%c ", str1[i]);
    }
    return 0;
}

2. 字符指针定义字符串
   • 定义示例：const char *str2 = "Hello, World!"; （这里建议使用const修饰，因为字符串字面量通常是只读的）
   • 存储方式：字符指针本身存储的是字符串常量在内存中的起始地址。字符串常量存储在只读数据段（某些编译器环境下），它是不可修改的。
   • 访问方式：通过指针间接访问每个字符，如*(str2 + 0)获取'H' ，*(str2 + 1)获取'e' 等。也可以通过下标形式str2[0]，str2[1]访问，但本质还是指针运算。代码示例：

#include <stdio.h>
int main() {
    const char *str2 = "Hello, World!";
    for (int i = 0; *(str2 + i) != '\0'; i++) {
        printf("%c ", *(str2 + i));
    }
    return 0;
}

3. 区别总结
   • 存储位置：字符数组中字符串存储在栈上（局部数组）或静态存储区（全局数组），且内容可修改；字符指针指向的字符串常量通常存储在只读数据段，不可修改（除非去掉const修饰，但这是不安全且不推荐的）。
   • 内存分配：字符数组分配连续内存用于存储字符串；字符指针仅分配存储指针的内存，字符串常量存储另有位置。
   • 可修改性：字符数组可对单个字符进行修改，如str1[0] = 'h'; ；而对字符指针指向的字符串常量进行修改（如*(str2 + 0) = 'h'; ）会导致运行时错误，因为其存储在只读区域。