C语言中数组和字符串的混淆问题

Question

S1、S2和S3有什么区别呢？

char S1[6];
S1[0] = 'A';
S1[1] = 'r';
S1[2] = 'r';
S1[3] = 'a';
S1[4] = 'y';

char S2[6] = {'A','r','r','a','y'};

string S3 = "Array";

当我使用if (strcmp(a,b) == 0)运行程序时，其中a, b = S1, S2, S3。它显示S2和S3相同，而S1和S2不同。 为什么会这样？为什么不是所有三个都相等？

当我将'\0'加回到S1b、S1c中，所有3个字符串都相同。这是可以理解的。

但为什么在我的第一个尝试中，S2和S3相同呢？我也没有包含'\0'。我怀疑S1和S2应该是相同的，但不是S2和S3。

有谁能告诉我我的想法错在哪里吗？

感谢您的答案。我已经尝试并更改了以下设置：

char S1[5];
S1[0] = 'A';
S1[1] = 'r';
S1[2] = 'r';
S1[3] = 'a';
S1[4] = 'y';

char S2[5] = {'A','r','r','a','y'};

string S3 = "Array";

现在显然 S2 和 S3 不同，因为它们之间有一个'\0'的区别。 然而，如果我使用strcmp来比较这两个字符串，为什么S1和S2这次还是不同呢？

- CHANist

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“string” 不是标准的 C 类型。 - Basile Starynkevitch

S1[5] 未初始化，可能包含 '\0'。S2[5] == '\0'，因为当对象被初始化（不同于赋值）时，任何未指定的元素都被设置为零。 - Keith Thompson

strcmp函数依赖于\0字节来决定何时停止比较，这就是为什么对于该函数s1和s2不相同的原因：它会比较可能包含随机数据的更多字节。 - Rodrigo Gómez

你是否将名称 string 定义为 typedef？ - Keith Thompson

当然...实际上我一直在使用它，并调用.h头文件来使用字符串... - CHANist

Answer 1

比较数组的实际内存值：

1. S1有6个元素大小，但您只为0-5指定了值，第6个元素没有明确设置，因此它保留先前分配给该内存位置的任何值。
2. S2与S1类似，只提供了5个元素，但是在使用{,}语法时，任何额外的元素都会被清零。因此，char foo[5] = { 1, 2 }与char foo[5] = { 1, 2, 0, 0, 0 }相同。
3. S3使用字符串语法初始化数组，这将创建一个带有额外元素\0（空终止符）的char（或wchar_t）数组。

可视化效果如下：

S1 = 0x41, 0x72, 0x72, 0x61, 0x79, 0x??
S2 = 0x41, 0x72, 0x72, 0x61, 0x79, 0x00
S3 = 0x41, 0x72, 0x72, 0x61, 0x79, 0x00

注意，使用 strcmp 存在安全问题：它没有长度参数，会一直搜索直到遇到 \0，这可能永远不会发生（即导致段错误或访问冲突）。相反，请使用更安全的函数，如 strncmp 或（如果使用 C++）std::string 类型。

- Dai

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解释一下{}初始化所有额外元素为0，这就是为什么S2包含\0而S1不包含的原因。 - LoPiTaL

Answer 2

它显示S2和S3是相同的，而S1和S2是不同的。

S3包含了S1没有的空终止符。这个字符串S3 =“Array”;的意思是

| A | r | r | a | y | \0 |

当S2处于

| A | r | r | a | y | \0 |

当S1处于

| A | r | r | a | y | Garbage |

比较S1和S2可能导致UB（我猜测），因为S1没有以null结尾，并且我们没有传递长度给strcmp。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(void) 
{
    char S1[6];
    S1[0] = 'A';
    S1[1] = 'r';
    S1[2] = 'r';
    S1[3] = 'a';
    S1[4] = 'y';
    S1[5] = 0;

    char S2[6] = {'A','r','r','a','y', 0};
    printf("%d" ,strcmp(S1,S2));
    return 0;
}

输出：

0

- Sadique

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那么为什么S1和S2不同呢？ - CHANist

我知道S3包含空终止符，而S2不包含。 那么为什么它们是相同的？ 虽然S1和S2都没有空终止符，但为什么它们不同？ - CHANist

@CHANist - S2 包含空终止符，而 S1 不包含。 - Sadique

Answer 3

strcmp()函数从两个字符串的第一个字符开始比较。如果它们相等，就继续比较下一组字符，直到字符不同或到达终止的空字符为止。

我认为使用这种方法比较S1和S2是不安全的。strcmp的输入是第一个字符的地址。S1没有以空字符结尾。虽然在两种情况下都分配了6个字节，但S1[5]没有初始化。有可能它们有一些垃圾值。这里的风险是strcmp将继续比较未分配的内存，寻找字符差异或空字符。这甚至可能导致段错误或访问冲突。

S1、S2、S3的内存对齐可视化可能是这样的：

S1 = A | r | r | a | y | ?
S2 = A | r | r | a | y | 0
S3 = A | r | r | a | y | 0

S2和S3之间的任何比较都是安全的。S1与S2或S3之间的比较可能不安全。

- Seema Kadavan

Answer 4

只是在现有的答案上添加一些内容

char S2[6] = {'A','r','r','a','y'};

string S3 = "Array";

两者都是以NULL结尾的，因此strcmp()可以很好地工作并且表明它们是相同的。虽然对于S1，赋值是显式完成的，但是该数组没有NULL终止符，因此在C中这不是一个有效的字符串。因此，使用strcmp()可能会导致未定义的行为。

关于S3的重点是S3是一个只读的字符串字面量。大多数这样的值都存储在只读位置。因此，在初始化后尝试向S3写入内容时，可能会看到崩溃。因此，在使用类似S3的赋值时，我们应该记住这一点。

- Gopi