为什么字符数组必须以空字符结尾？

Question

为什么char数组必须以空字符结束？我必须为每个char数组添加空字符吗？它们似乎被同样处理。

- Alex Dannk

---

一些编程语言使用“Pascal风格”的字符串，即长度+字符。C语言使用NUL。 - stark

Answer 1

字符数组不一定需要以null结尾（不依赖此的标准库函数包括memcpy、memmove、strncpy（这个最近被错误命名）、printf使用正确的格式字符串）。

一个以NUL结尾的字符串 (NTCS) 的定义需要以NUL结尾。这是C标准库字符串处理实用程序所期望的格式，并且是大多数C程序使用的约定（在C++中，通常使用std::string）。

- AProgrammer

---

所以这就像是一种约定！但为什么要这样做呢？不把它设为非空终止符会更容易吗？我不明白。我读到过，例如当我打印一个空终止数组时，编译器会知道何时停止打印。因此，这个空字符在某种程度上有用，可以防止打印出其余的垃圾字符。谢谢！ - Alex Dannk

@Alex 在你提出的设计中，所有字符串都必须具有相同的长度。 - David Heffernan

@Alex，替代结束标记（如NUL）的方法是使用长度字段。实际上，使用哨兵通常简化算法，并且它允许您不必为所有字符串支付开销而不必具有任意最大大小（是的，在选择一个一字节或两字节大小字段之间的时间可能很难，内存很紧张，但限制自己在255个字符以内？我认为后者会被选择）。 - AProgrammer

@AlexDannk 是的，空字符的作用是让处理字符串的函数可以检查每个字符，当它们找到一个空字符时，就知道它们已经到达了字符串的末尾。 - bames53

Answer 2

在C语言中，如果你有一个指向数组的指针，那么没有办法确定该数组的长度。正如@AProgrammer所指出的那样，设计者可以将其保留下来，并强制程序员跟踪所有字符数组的长度。然而，这会使C语言中的文本处理变得更加困难。

因此，语言设计者采用了一种约定，允许通过空字符的存在来推断字符串的长度。

例如，考虑strcpy函数：

char *strcpy(char *destination, const char *source);

在C语言中无法确定指针destination和source所指向的数组长度。所以，在没有哨兵值表示字符串结尾的情况下，唯一的解决方法就是传递额外的参数来指示source字符串的长度。

当然，在现代安全考虑方面，已经引入了带有缓冲区长度参数的字符串处理函数。但是，在空字符结尾的字符串被发明时，计算机领域的情况大不相同。

- David Heffernan

---

是的，但是我的意思是，如果我定义了一个char数组arr[2]={'h','i'}，我猜编译器会知道arr的长度。 - Alex Dannk

@AlexDannk 是的，那是真的。但是如果所有字符串都被限制为具有相同的长度，那显然是没有用的。 - David Heffernan

抱歉！我不明白你的意思。你说它有助于知道数组的长度。但编译器已经知道任何数组的长度，所以我不认为它有用。 - Alex Dannk

@Alex 但是在处理文本时，您不使用数组，而是使用指向数组的指针。然后您就不知道数组的长度。 - David Heffernan

@AlexDannk：当你把那个字符串传给别人时会发生什么？编译器无法传递数组的size；当传递到函数时，数组会衰减为指针。大小信息丢失了。 - Nicol Bolas

Answer 3

只有当您想将其用作字符串时才需要注意。然后，所有的C/C++字符串函数都会在末尾搜索空字符，如果没有找到，它们将继续搜索，最终导致应用程序崩溃。

如果您只打算将字符数组用作字符数组，从不将其引用为字符串，则没有问题。这就像一个整数数组一样。

- Israel Unterman

---

这个程序是怎么样的呢？char arr[2]={'h','i'}; cout << arr; 既然编译器找不到空字符来结束，为什么它不会崩溃呢？ - Alex Dannk

@Alex - 有时候它似乎可以工作，但结果确实是未定义的。我们不知道数组后面的下一个字节的值 - 它可能只是零。在这种情况下，显示的值看起来很好。如果不是这样，程序可能会显示垃圾或崩溃。 - Bo Persson

Answer 4

通常情况下没有理由这样做，但你必须知道，根据定义，每个字符串都是一个带有空终止符的字符数组。如果你的字符数组表示一个字符串，那么如果省略了空终止符，每个与C字符串一起使用的函数将无法返回正确的值或者行为与预期不同。

然而，char像int、float或double一样是一种类型，因此你可以自由地创建char数组，而不需要它们以空终止符结尾。

- Manlio