1.4. 数组与字符串

数组和字符串是 C 语言中最基础的数据集合形式。

1.4.1. 一维数组

1.4.1.1. 定义与初始化

// 声明并初始化
int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

// 部分初始化（未指定元素默认为 0）
int arr2[5] = {1, 2};        // {1, 2, 0, 0, 0}

// 由编译器推断大小
int arr3[] = {1, 2, 3, 4};   // 大小 = 4

// 不初始化（值不确定）
int arr4[10];

// 全部初始化为 0
int arr5[5] = {0};

1.4.1.2. 访问与遍历

int arr[5] = {10, 20, 30, 40, 50};

// 索引访问（从 0 开始）
printf("%d\n", arr[0]);      // 10
printf("%d\n", arr[2]);      // 30

// 修改元素
arr[1] = 25;

// 遍历
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("arr[%d] = %d\n", i, arr[i]);
}

警告

C 不检查数组越界！访问 arr[5] 或 arr[-1] 不会报编译错误，但会访问到内存中相邻位置的数据，产生未定义行为。

int arr[3] = {1, 2, 3};
arr[3] = 100;     // 越界！可能破坏其他变量或导致崩溃

1.4.1.3. 数组名与指针的关系

int arr[5] = {1, 2, 3, 4, 5};

// 数组名是首元素地址（常量指针）
printf("%p\n", arr);         // 数组首地址
printf("%p\n", &arr[0]);     // 同上
printf("%d\n", *arr);        // 1（对首地址解引用）

// 数组名不是指针变量，不能赋值
// arr = &something;         // 编译错误！

1.4.1.4. 获取数组长度

int arr[] = {2, 4, 6, 8, 10};

// 方法：总字节数 ÷ 单个元素字节数
int length = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
printf("数组长度: %d\n", length);     // 5

小心

当数组作为函数参数传递时，会退化为指针，sizeof 不再有效：

void print_len(int arr[]) {
    // arr 已退化为指针，sizeof(arr) = 4 或 8
    int len = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);  // 错误！
    printf("%d\n", len);    // 结果不是数组长度
}

正确的做法是将数组长度作为单独参数传入。

1.4.2. 多维数组

// 2×3 二维数组
int matrix[2][3] = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6}
};

// 访问元素
printf("%d\n", matrix[0][1]);   // 2
printf("%d\n", matrix[1][2]);   // 6

// 遍历
for (int i = 0; i < 2; i++) {
    for (int j = 0; j < 3; j++) {
        printf("%d ", matrix[i][j]);
    }
    printf("\n");
}

// 内存布局：行优先存储
// matrix[0][0] [0][1] [0][2] [1][0] [1][1] [1][2]

1.4.3. 字符数组与字符串

C 语言中字符串用 char 数组表示，以 \0 (空字符) 结尾。

1.4.3.1. 字符串定义

// 方式 1：字符数组（可修改）
char str1[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};
char str2[] = "Hello";                // 自动添加 \0，大小 = 6

// 方式 2：字符指针（只读，不可修改内容）
char *str3 = "Hello";                 // 存储在只读区

// 方式 3：指定大小的字符数组
char str4[20] = "Hello";              // 剩余空间填充 \0

警告

char *str3 = "Hello" 指向字符串字面量，不可修改。 str3[0] = 'h' 会导致运行时错误。

1.4.3.2. 字符串操作函数

需要包含 <string.h>：

#include <string.h>

char dest[20] = "Hello";
char src[] = " World";

// 字符串长度（不含 \0）
int len = strlen(dest);               // 5

// 字符串拷贝
strcpy(dest, "Hi");                   // dest = "Hi"

// 字符串连接
strcat(dest, " there");              // dest = "Hi there"

// 字符串比较（相等返回 0）
if (strcmp("abc", "abc") == 0) { ... }

// 安全版本（VC10 推荐）
strcpy_s(dest, sizeof(dest), "Hi");
strcat_s(dest, sizeof(dest), " there");

1.4.3.3. 字符串输入

char name[50];

printf("请输入姓名: ");
// scanf 以空白字符分隔，不能读取带空格的字符串
scanf("%s", name);                    // 危险！可能越界

// 安全读取
scanf_s("%s", name, (unsigned)sizeof(name));

// 或使用 gets_s（读取整行，含空格）
gets_s(name, sizeof(name));

1.4.3.4. 常见字符串处理

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

int main(void) {
    char str[100] = "Hello, C Language!";
    char copy[100];

    // 复制
    strcpy_s(copy, sizeof(copy), str);

    // 转大写
    for (int i = 0; str[i] != '\0'; i++) {
        if (str[i] >= 'a' && str[i] <= 'z') {
            str[i] -= 32;            // ASCII 码差 32
        }
    }
    printf("大写: %s\n", str);        // HELLO, C LANGUAGE!

    // 查找子串
    char *pos = strstr(str, "C");
    if (pos != NULL) {
        printf("找到位置: %d\n", pos - str);
    }

    // 分割字符串
    char text[] = "apple,banana,orange";
    char *token = strtok(text, ",");
    while (token != NULL) {
        printf("%s\n", token);
        token = strtok(NULL, ",");
    }

    return 0;
}

小技巧

VC10 中许多传统字符串函数（strcpy、strcat 等）会触发安全警告。使用 _s 后缀的安全版本（如 strcpy_s）可消除警告并增强安全性。也可在源文件开头定义 #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 禁用警告。