C 语言数组和字符串的区别

数组和字符串是 C 语言中两个广泛使用的数据类型，尽管它们在特性、用途和应用方面存在显著差异。在本文中，我们将探讨 C 语言中数组和字符串的区别。

定义和属性

数组是存储在内存中相邻位置的相同数据类型的元素的集合。数组的元素可以通过从 0 到数组大小减一的索引来检索。字符、整数、浮点数和结构都可以存储在数组中。在 C 语言中声明数组时，我们必须定义其数据类型、大小，以及（如果需要）其元素的初始值。

字符串是一系列以空字符 ('0') 结尾的字符。在 C 语言中，字符串被表示为字符数组，最后一个字符是空字符。字符串可以使用 C 库的字符串处理函数来定义和处理，例如 strlen()、strcat()、strcpy() 和 strcmp()。C 语言中的字符串字面量用双引号 (" ") 括起来，并默认以空字符结尾。

字符串的一个关键优点是它们是不可变的，这意味着一旦创建，我们就不能更改字符串的单个字符。但是，我们可以通过连接或复制现有字符串来创建一个新字符串。另一方面，数组是可变的，这意味着我们可以使用赋值语句或指针算术来更改数组的元素。

大小和内存分配

数组和字符串之间的一个显著区别是，数组的大小在声明时固定，在程序执行期间无法更改，而字符串的大小可以根据其包含的字符数量而变化。例如，一个包含五个整数的数组大小固定为 20 字节（假设每个整数为 4 字节），而一个包含五个字符的字符串大小固定为 6 字节（五个字符加上空字符）。

在 C 语言中声明数组时，我们必须通过提供一个常量值或使用一个已初始化的变量来明确指定其大小。例如，我们可以这样定义一个整型数组：

另一方面，在 C 语言中，我们可以跳过大小，让编译器自动分配适当的内存。例如，我们可以这样声明一个字符串：

在此示例中，编译器分配了 6 字节内存来存储字符串 "hello"（五个字符加上空字符）。

访问和操作元素

可以通过索引访问和操作数组中的单个元素。数组的第一个元素的索引是 0，最后一个元素的索引是大小减一。for 循环可以遍历数组的元素并对其执行操作，例如排序、搜索和打印。以下是访问和更新数组元素的示例：

在此示例中，数组的第三个元素（索引为 2）已更改为 10。

与数组类似，可以通过索引访问字符串中的单个字符。但是，由于字符串是不可变的，我们不能直接更改它们的字符。我们可以通过连接或复制现有字符串来创建一个新字符串。C 库提供的字符串操作函数包括 strlen()、strcat()、strcpy() 和 strcmp()。

以下是使用 strcpy() 函数操作字符串的示例：

在此示例中，str2 的内容被复制到 str1，覆盖了 str1 的原始内容。

空终止

字符串的空终止是 C 语言中数组和字符串之间的一个重要区别。字符串必须始终以空字符 ('0') 结尾，表示字符串已结束。如果没有空字符，字符串处理方法将无法确定字符串的终止位置，从而导致未定义行为甚至程序崩溃。

另一方面，数组不需要空终止，因为它们可以存储任何类型的数据，包括二进制数据和不可打印字符。但是，在数组中，有时会使用空终止来表示元素序列的结束，例如字母列表或数据堆栈。

应用

根据它们的特性和功能，数组和字符串在 C 编程语言的各种应用程序中使用。数组有助于存储固定数量的相同数据类型元素，例如成绩列表、数字矩阵或一组标志。数组还可以用于构建堆栈、队列和堆等数据结构。

另一方面，字符串用于存储文本和字符数据，如姓名、地址和消息。字符串通常用于输入/输出任务，例如读写文件或终端。字符串在网络编程和数据库管理中得到广泛应用，因为文本经常被发送或保存。

以下是一个演示数组和字符串之间差异的 C 语言代码示例：

C 语言程序

输出

The third element of the array is 3
The third character of the string is l
The new value of the third element of the array is 10
The new value of the third character of the string is L
The first element of the copied array is 1
The copied string is heLlo

说明

• 此代码演示了 C 语言中数组和字符串的区别。首先，我们声明一个包含值 1、2、3、4 和 5 的 5 个整数的数组 arr，以及一个值为 "hello" 的字符串 str。然后，我们使用 arr[2] 访问并打印数组的第三个元素，其值为 3，并使用 str[2] 访问并打印字符串的第三个字符，其值为 'l'。
• 接下来，我们使用 arr[2] = 10 修改数组的第三个元素，将其值从 3 更改为 10。我们还使用 str[2] = 'L' 修改字符串的第三个字符，将其值从 'l' 更改为 'L'。
• 然后，我们演示如何分别使用 memcpy() 和 strcpy() 函数复制数组和字符串。我们声明一个新数组 arr_copy，并使用 memcpy() 函数将 arr 的内容复制到 arr_copy。我们还声明一个新字符串 str_copy，并使用 strcpy() 函数将 str 的内容复制到 str_copy。我们打印 arr_copy 的第一个元素，其值为 1，以及 str_copy 的内容，即 "helloL"。请注意，修改后的字符 'L' 也被复制到 str_copy。
• 最后，我们返回 0，表示程序成功终止。

结论

总之，数组和字符串是 C 编程语言中两个基本的数据类型，它们具有不同的特性、功能和应用。数组是相同数据类型元素的集合，具有固定的大小和可变的內容。字符串是由空字符终止的字符序列，具有可变的大小和不可变的內容。理解数组和字符串之间的区别对于编写高效且健壮的 C 程序至关重要。