在字符串上使用指针

Question

我对在字符串上使用指针感到非常困惑。 感觉他们遵守不同的规则。 考虑以下代码

1. char *ptr = "apple";// perfectly valid here not when declaring afterwards like next
   
   ptr = "apple"; // shouldn't it be *ptr = "apple"
   

2. 另外printf() 的行为也不同 -

   printf("%s", ptr) // Why should I send  the address instead of the value
   

3. 我还在一本书中看到了以下代码

   char str[]="Quest";
   char *p="Quest";
   
   str++; // error, constant pointer can't change
   
   *str='Z'; // works, because pointer is not constant
   
   p++; // works, because pointer is not constant
   
   *p = 'M'; // error, because string is constant
   

我不明白应该暗示什么

请帮忙，我在其他任何地方都找不到任何信息

Answer 1

“*”与指针一起使用时，表示获取指针所指向的内容，在以下情况下：

    char* ptr;

ptr 是一个指向字符的指针，你可以像这样将它分配给一个字符串：

   const char* ptr = "test";

内存中的布局是“t”，然后是“e”、“s”、“t”，最后是一个 nul 终止符 '\0'。

当您像上面那样分配 ptr 时，它会将指针分配给恰好是“t”的第一个内存位置。

*ptr 返回 ptr 指向的内容，并且始终是它声明的类型的大小，在本例中为“char”，单字节。

*(++ptr) 将返回“e”，因为 ptr 在返回它现在指向的内容之前递增到下一个位置。

Answer 2

ptr = "apple"; // shouldn't it be *ptr = "apple"

从头开始……

字符串字面量"apple" 存储在char 的6 元素数组中，如下所示：

+---+---+---+---+---+---+
|'a'|'p'|'p'|'l'|'e'| 0 |
+---+---+---+---+---+---+

结尾的0 标志着字符串的结束（它被称为字符串终止符）。

当“N-element array of T”类型的表达式出现在表达式中时，它会被转换（“decay”）为“pointer to T”类型的表达式和表达式的值将是数组第一个元素的地址，除非数组表达式是sizeof 或一元& 运算符的操作数，或者用于在声明中初始化字符数组。

因此，在声明中

ptr = "apple";

表达式"apple"从“char的6元素数组”类型的表达式转换（“衰减”）为“指向char的指针”。表达式ptr的类型是char *，或者“指向char的指针”；因此，在上面的赋值中，ptr 将收到"apple" 的第一个元素的地址。

应该不写成

*ptr = "apple";

因为表达式 *ptr 的计算结果是 ptr 指向的事物的值，此时它是 a) 不确定的，并且 b) 分配的类型错误。表达式*ptr的类型为char，与char *不兼容。

我编写了一个实用程序，可以打印内存中的项目映射；给定代码

char *ptr = "apple";
char arr[] = "apple";

地图看起来像这样：

       Item         Address   00   01   02   03
       ----         -------   --   --   --   --
      apple        0x400c80   61   70   70   6c    appl
                   0x400c84   65   00   70   74    e.pt

        ptr  0x7fffcb4d4518   80   0c   40   00    ..@.
             0x7fffcb4d451c   00   00   00   00    ....

        arr  0x7fffcb4d4510   61   70   70   6c    appl
             0x7fffcb4d4514   65   00   00   00    e...

字符串文字 "apple" 位于地址 0x400c80¹。变量ptr 和arr 分别位于地址0x7fffcb4d4518 和0x7fffcb4d4510²。

变量ptr 包含值0x400c80，它是"apple" 字符串文字的第一个元素的地址（x86 以“小端”顺序存储多字节值，因此最不重要字节在前，这意味着您必须从右到左阅读）。

还记得上面的“except”子句吗？在第二个声明中，字符串文字 "apple" 用于在声明中初始化 char 的 array；字符串文字的 contents 不是被转换为指针值，而是被复制到数组中，您可以在内存转储中看到。

1. printf("%s", ptr) // Why should I send the address instead of the value

因为这是 %s 转换说明符所期望的 - 它需要一个指向以 0 结尾的字符串的第一个字符的指针，并将打印出从该位置开始的字符序列，直到它看到终结者。

3 ...我不明白应该暗示什么

您不能更改数组对象的值。让我们看看str 在内存中的样子：

     +---+
str: |'Q'| str[0]
     +---+
     |'u'| str[1]
     +---+
     |'e'| str[2]
     +---+
     |'s'| str[3]
     +---+
     |'t'| str[4]
     +---+
     | 0 | str[5]
     +---+ 

您可以写入每个str[i]³（更改其值），但您不能写入str，因为没有可写入的内容。没有与数组元素分开的 str 对象。尽管 表达式 str 将“衰减”为指针值，但没有为该指针留出任何存储空间 - 转换是在编译时完成的。

同样，尝试修改字符串文字的内容会调用未定义的行为⁴；您可能会遇到段错误，或您的代码可能会按预期工作，或您可能会在列支敦士登发射核武器。所以你不能写信给*p或p[i]；但是，您可以将新值写入p，将其指向不同的位置。

---

1. 技术上是0x0000000000400c80； %p 说明符去掉前导零。
2. 同样的交易 - 从技术上讲，值是 0x000000007fffcb4d4518 和 0x000000007fffcb4d4510。请注意，特定的地址值将随运行而变化。
3. *str 等价于 str[0]
4. C 语言定义标识了某些错误的操作，但并未对编译器提出任何要求以任何特定方式处理该代码。不同的平台以不同的方式存储字符串文字；有些将它们放在只读内存中，因此尝试修改它们会导致段错误，而其他平台将它们存储在可写段中以便操作成功。有些人可能会以不会出现段错误的方式存储它们，但字符串不会更改。

Answer 3

1- 我认为您对变量声明和定义有些混淆。这一行：

char *ptr = "apple";

声明一个指向char的指针并将第一个字符“a”的地址分配给变量ptr。这行相当于下面的2：

char* ptr;
ptr = "apple";

现在，C 中的字符串文字是只读的。它们是隐式不变的，和做的一样

const char* ptr;

所以事实上，你不能改变这个指针指向的位置的内容。现在，即使你可以，你做的方式也是错误的。因为 ptr 指向字符串的第一个字符的位置，所以当您执行 *ptr 时，您正在访问该字符串的第一个字符的内容。所以它需要一个字符，而不是字符串。所以它会是这样的：*ptr = 'a';

2- 嗯，这就是 printf 的工作方式。如果要打印带有 %s 说明符的字符串，它需要一个指向该字符串的指针，即字符串第一个字符的地址，而不是字符串的值本身。

3- 现在我要评论您的代码。

str++; // error, constant pointer can't change

你是对的。其他人一直说数组和指针略有不同，但事实并非如此。数组只是程序员的一种抽象，表示您正在存储一系列值。在装配级别，根本没有区别。您可以说数组是具有可变内容的不可变指针。数组存储值序列的第一个元素的地址。可以更改数组的内容，但不能更改地址（它指向的第一个元素）。

*str='Z'; // works, because pointer is not constant

现在你搞错了。指针实际上是常量，也就是说，你不能改变它存储的地址。但是您可以更改地址指向的内容，这就是上面的行所做的。它正在更改数组中值序列的第一个值。

p++; // works, because pointer is not constant

正确。指针不是常量，尽管它指向的内容是常量。您可以更改指针存储的地址，但不能更改它指向的值。字符串字面量是指向不可变字符串的可变指针。

*p = 'M'; // error, because string is constant

正确，字符串是不可变的。

Answer 4

char *ptr;
ptr = "apple"; // shouldn't it be *ptr =      "apple"

不，因为*ptr 将是char。所以，你可以写*ptr = 'a'，但不能按照你的建议写。

printf("%s", ptr) // Why should I send  the address instead of the value

因为 C 中的字符串，是以零结尾的字符序列 (char) 的地址（空字符又名 \x0）。

char str[] = "Quest";
char *p = "Quest";

str++; // error, constant pointer can't change

不，指针可以完美改变，但这里，str 是一个数组（与指针略有不同）。但是，因此，它不能处理指针运算。

*str='Z'; // works, because pointer is not constant

不，它有效，因为 *str 应该是 char。

p++; // works, because pointer is not constant

不，它有效，因为这一次，这是一个指针（不是数组）。

*p = 'M'; // error, because string is constant

和上面一样，这又是一个char，所以它之所以有效是因为它是正确的类型，而不是因为字符串是“常量”。并且，正如 Michael Walz 在 cmets 中所说，即使它可以编译，它也会在运行时产生未定义的行为（很可能会导致 segfault 崩溃），因为规范没有说明 *p 指向的字符串是否为只读与否（然而，似乎大多数现代编译器实现都决定将其设为只读）。这可能会产生segfault。

更多信息，请参考this SO question。

Answer 5

我只会回答子问题 1。但是您已经触及 C 语言中一个常见但微妙的混淆，即初始化指针的方式与分配给该指针的方式之间存在轻微的不匹配。仔细观察。

如果我有一个int 变量，我可以在声明它时对其进行初始化：

int i = 42;

或者，我可以在一行上声明它（不初始化它），然后给它一个值：

int i;
i = 42;

这并不神秘。但是当涉及到指针时，它看起来有点不同。同样，我可以在一行上声明和初始化：

char *ptr = "apple";

或者我可以拆分声明和赋值：

char *ptr;
ptr = "apple";

但是，一开始这看起来很奇怪——基于第一种语法，第二种方式不应该是这样的吗？

*ptr = "apple";         // WRONG

不，不应该，原因如下。

ptr 是指向某些字符的指针。这是在 C 中引用字符串的一种方式。

* 是指针间接运算符。在表达式中，*ptr 指的是ptr 指向的字符（只是一个字符）。因此，如果我们想获取字符串的第一个字符，我们可以使用* 来做到这一点：

printf("first character: %c\n", *ptr);

请注意，此printf 调用中的格式使用%c，因为它只打印一个字符。

我们也可以分配指针。如果我们使用指向 char 的指针，并且因此将这些指针视为“字符串”，那么这是在 C 中进行字符串赋值的一种方式。如果我说

ptr = "apple";

那么无论ptr 过去指向哪里，现在它都指向一个包含字符串“apple”的字符数组。如果我以后说

ptr = "pear";

那么ptr 不再指向字符串“apple”；现在它指向包含字符串“pear”的不同字符数组。你可以把这个指针想象成一次分配字符串的所有字符（尽管它实际上根本不是这样做的）。

所以如果*ptr 只访问一个字符，而ptr 本身就是指针值，那为什么第一种形式呢

char *ptr = "apple";

工作？

答案是当你说

char *ptr = "apple";

其中显示的* 不是指针间接运算符。这并不是说我们正在尝试访问任何内容的第一个字符。

当你说

char *ptr = "apple";

* 表示ptr 是一个指针。就像你说的那样

char *ptr;

* 表示ptr 是一个指针。

C' 指针的声明语法有点奇怪。这是如何考虑的。语法是

type-name thing-that-has-that-type ;

所以当我们说

char *ptr;

type-name 是 char，thing-that-has-that-type 是 *ptr。 我们说*ptr 将是char。如果*ptr 将是char，则意味着ptr 必须是指向char 的指针。

然后，当我们说

char *ptr = "apple";

我们是说ptr（我们刚刚说的是指向char 的指针）应该有一个指向包含字符串“apple”的数组的指针作为其初始值。

Answer 6

1. "SOME STRING" 在内存中创建一个以\0 结尾的字符序列并返回其第一个字符地址，以便您可以将其分配给一个指针：
   char *ptr = "Hello";

2. printf 函数也适用于地址，类型说明符定义它应该如何从内存中读取数据。

3. char str[]="Quest"; char *p="Quest";
   在第一个中，您正在创建一个包含 6 个房间的数组并在其中存储 'Q', 'u', 'e', 's', 't', '\0'，然后您可以通过 str[2] = 'x' 更改一些索引值，但数组名称本身是一个常量，其地址指向它指向的第一个位置所以你不能用str++;
   之类的东西来改变它 但是在第二个"Quest\0" 是一个常量字符串，它保存在内存中的某个位置，它的第一个内存位置存储在p，所以你不能改变它，但指针本身不是const，你可以做@ 987654332@.