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【原创】浅谈指针（七）字符串相关（详细版本）与指针运算
张三
2022-01-11 11:10:21 2022-01-11
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本文原创，仅在博客园发布，若在其他平台发现均为盗取！！！

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-1、写作目的

昨天我写过一个版本的字符串相关，浅谈指针系列：https://www.cnblogs.com/jisuanjizhishizatan/p/15545229.html

这篇文章由于时间仓促，写的比较水，因此今天有时间我来重置一篇，稍微写详细一点。

0、前言

字符串一直是C++的一个难点。昨天某个同学问我，关于字符串的比较问题：

char s[10];
...
if(s=="123456789")...

没有语法错误，但是运行结果不太对。

大家可以在这个地方停一停，想想是为什么。

1、字符串的比较

1.1.历史原因

最初，C语言刚刚面世的时候，还没有我们现在经常写C++时使用的string类型。当时的人们使用字符串，必须使用char的数组模拟字符串。

例如，输出hello world，是这样写的：

char s[]={'H','e','l','l','o',' ','w','o','r','l','d','\0'};
for(int i=0;i<11;i++)putchar(s[i]);

这样的写法是很麻烦的，对此，C语言使用了""运算符，以及printf的%s参数。

char s[]={"Hello world"};
printf("%s",s);

这里注意，""运算符，返回的是一个char数组，如果在C++这样写：

string s="hello";

其本质是string类的运算符重载，重载了赋值运算符=。而并非表示""返回的是string类型。

1.2.数组

我之前应该写过（不过我忘记在哪篇里面提到过），数组名在表达式中，某些情况是可以解释做指针的。

也就是说，例如：

int a[10];
int *p;
p=a;

在这里，a表示指针，也就是数组a的首个元素的地址。

因此，执行这样的比较：

s=="123456789"

本质是对s的地址和"123456789"的地址进行比较。

我们来看一个简单的程序：

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
char str[3];
int main(){
  printf("%p\n",str);
  printf("%p\n","abc");
  printf("%d\n",sizeof("abcd"));
}

输出在我的Dev c++环境内显示是：

我们可以看到，"abc"字符串常量也是保存在内存中的，保存在只读存储区中。并且，sizeof("abcd")返回5，表示"abcd"的本质是数组（而不是char的指针，否则会返回4）

1.3.比较函数

既然直接比较s和字符串常量会比较地址，那么，我们只能逐字符进行比较了。

标准库有个函数叫做strcmp，这个函数我们在下一章讨论。

2、strcmp函数

2.1.函数规范

很多字符串处理的函数都包含在<string.h>中。strcmp就是这样的，使用前需要#include<string.h>。

strcmp用于比较字符串的大小，只能比较char数组，返回值如下：

strcmp(a,b);
/*
a=b 返回0
a<b 返回负数
a>b 返回正数
*/

对于部分处理环境，a<b返回-1,a>b返回1，但是如果仅仅对1和-1判断，在部分环境还是过不去的，因为标准库没有这样规定。

2.2.自制strcmp函数

int strcmp(char *s1,char *s2){
    while(*s1==*s2 && *s1 && *s2){
        s1++;s2++;
    }
    return *s1-*s2;
}

上面的strcmp函数是我自己写的，其中使用了简单的指针运算。

在这里，s1和s2就是s1和s2指向的字符，如果字符相等，且两个字符不为0，那么就继续进行比较，也就是*s1 && *s2的含义。
s1-s2就是对字符作差，也就是对字符进行比较，如果大于返回正数，小于则返回负数。

2.3.指针运算

实际上，对指针进行加减运算（例如s1++一类的语句）叫做指针运算。在有些情况下，指针运算是晦涩难懂的，例如：

while(*p++);

相信大家都没看懂这句话是什么意思，实际这是strlen的实现代码中的一句，应该都没想到吧。

下面是我仿照的strlen实现，不太容易看懂的版本

int strlen(char *s){
  char *p=s;
  while(*p++);
  return p-s-1;
}

那么，我们为什么需要指针运算呢？首先，在很久以前的C语言中，遍历数组，需要使用到如下的语句：

for(int i=0;i<n;i++){
  //对a[i]进行操作
}

之前也一定提到过，a[i]是*(a+i)的缩略形式，那么，在循环体内，编译器需要计算多次a+i。

但是，如果使用指针运算：

for(int *p=a;*p!=a+n;p++){
  //对p进行操作
}

这样，使用p来代替数组中多次出现的a[i]，a+i中的加法运算只会在结束时执行一次。

因此，在以前的C语言中，使用指针运算可以加快程序的运行速度。但是，现在已经不是这样了。以下引用自《征服C指针》:

如今，编译器在不断地被优化，对于循环内部重复出现的表达式的集中处理，是编译器优化的基本内容。对于现在一般的 C 编译器，无论你使用数组还是指针，效率上都不会出现明显的差距。基本上都是输出完全相同的机器码。 总的来说，C 的指针运算功能的出现，源自于早期的 C 自身没有优化手段。这一点并不奇怪，请大家回想一下在前面介绍过的内容，C 本来只是为了解决开发现场的人们眼前的问题而出现的一种语言。Unix 之前的 OS 几乎都是使用汇编写的，即使晦涩难懂，人们也不会大惊小怪。对于当时的环境，追求什么编译器优化实在有点勉为其难。因此，当初开发 C语言的时候，是完全有必要提供指针运算功能的。可是……

这应该就是大家认为“指针很难懂”或是“指针容易出错”的根本原因，都是复杂的指针运算所致的。

当然，凡事都有特例，比如，在“一个巨大的 char 数组中，参杂了各种类型的数据，并且我们试图读取第多少字节的数据”这样的情况下，还是使用指针运算写的程序比较容易理解。
无论如何，作为一个C++的程序员，我们应该学会阅读一些基本的指针运算。至于写指针运算，在非特殊情况下，我们还是一般不要使用指针运算，这样会降低程序的可读性。

3、strlen函数

3.1.函数规范

strlen(s)返回s的长度，不计'\0'，只能用于char数组。

3.2.自制strlen

int strlen(char *s){
  int ret;
  for(ret=0;s[ret]!='\0';ret++);
  return ret;
}

之前那个指针运算的strlen可能比较难懂，我们使用数组再写一个出来。这次，我们只对ret进行加法运算，如果s[ret]等于结束符'\0'表示字符串结束，那么就把他作为循环的条件。这样使用for循环来写，可能更加容易懂一些。

4、strcpy函数

4.1.函数规范

如果想要对字符串进行拷贝，例如把char数组的字符串s赋值为"abc"，那么，

s="abc";

一句，如果s是数组将会报错，如果s为指针，那么会使得s指向字符串常量"abc"，从而导致s是不可变的。

那么，我们需要使用strcpy函数：

strcpy(s,"abc");

4.2.自制strcpy

void strcpy(char *dest,const char *src){
    int i=0;
    while(src[i]!='\0'){
        dest[i]=src[i];
        ++i;
    }
}

这次我们同样没有使用指针运算。事实上，不使用指针运算的程序，在长度上并没有很长，使用指针运算也不太能够使程序简洁。

5、wchar_t

wchar_t是C95新增的一个功能，表示宽字符，可以存储中文。对应的字符串函数，需要使用wcscpy,wcslen等函数，使用方法与char类似。

这一部分只是简略提到一下，例如如下的程序：

#include<bits/stdc++.h>
int main(){
  wchar_t s[]= L"中文";
  for(int i=0;i<wcslen(s);i++)printf("%d ",s[i]);
}

输出ascii码。注意，对于DEV C++编译器，需要调整编译选项，不然报错：

今天我们讲解了几个常见的C语言字符串函数，以及指针运算。

完。

原文: https://www.cnblogs.com/jisuanjizhishizatan/p/15549085.html

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