为什么 C++ 中的字符串通常以 '\0' 结尾？答案

【问题标题】：Why are strings in C++ usually terminated with '\0'?为什么 C++ 中的字符串通常以 '\0' 结尾？
【发布时间】：2012-06-12 04:04:36
【问题描述】：

在许多代码示例中，人们通常在创建一个新的字符数组后使用'\0'，如下所示：

string s = "JustAString";
char* array = new char[s.size() + 1];
strncpy(array, s.c_str(), s.size());
array[s.size()] = '\0';

我们为什么要在这里使用'\0'？

【问题讨论】：

cstrings 通常不是 C++ 代码中最好的主意
C 字符串，本质上是一个 char 数组，必须以 NUL 结尾。否则，string.h 中的函数将无法按预期运行。
在 C 中，你会看到很多。在 C++ 中，可能有更好的方法来完成同样的事情。
这样编译器就知道字符串结束了。
它不适用于编译器，它适用于库，可能还有您的代码。 C 不能正确支持数组。您可以拥有本地数组，但无法传递它们。如果您尝试，您只需传递起始地址（第一个元素的地址）。所以你可以让最后一个元素变得特别，例如'\0' 或总是传递大小，小心不要搞砸。我使用一组宏来传递起始地址、长度双元组。结构是另一种方式。上课是最好的方式。但是 C 没有类。

标签： c++ c string

【解决方案1】：

您的问题标题引用了 C 字符串。 C++ std::string 对象的处理方式与 标准 C 字符串不同。 \0 在使用 C 字符串时很重要，当我在这里使用术语 string 时，我指的是标准 C 字符串。

\0 在 C 中充当字符串终止符。它被称为 null 字符，或 NUL。它表示处理字符串的代码 - 标准库以及您自己的代码 - 字符串的结尾在哪里。一个很好的例子是strlen，它返回一个字符串的长度。

当你声明一个常量字符串时：

const char *str = "JustAString";

然后\0 会自动为您附加。在其他情况下，您将像数组示例一样管理非常量字符串，有时您需要自己处理它。在您的示例中使用的docs for strncpy 是一个很好的说明：strncpy 在复制整个字符串之前达到指定长度的情况下复制空终止字符 except。因此，您会经常看到strncpy 与空终止符的可能冗余 分配结合使用。 strlcpy 和 strcpy_s 旨在解决因疏忽处理此案而产生的潜在问题。

在您的特定示例中，array[s.size()] = '\0'; 就是这样一种冗余：由于array 的大小为s.size() + 1，并且strncpy 正在复制s.size() 字符，因此该函数将附加\0。

标准 C 字符串实用程序的文档将指出何时需要小心包含此类空终止符。但请仔细阅读文档：与 strncpy 一样，这些细节很容易被忽略，从而导致潜在的缓冲区溢出。

【讨论】：

那么，C++ 中的字符串是如何终止的呢？我发现它们不是 NULL 终止的，因为在任意索引处添加 '\0' 不会像在 C 中那样修剪字符串，但它只会用空字符替换字符串中的索引。
@CaptainDaVinci 它们不一定会终止，因为长度是在内部存储的。如果你打电话给c_str()，那么你会得到一个正确终止的缓冲区，但这只是因为你问得很好。

【解决方案2】：

为什么 C++ 中的字符串通常以'\0' 结尾？

请注意，C++ 字符串和 C 字符串并不相同。
在 C++ 中字符串指的是 std::string，它是一个模板类，提供了很多直观的函数来处理字符串。
请注意，C++ std::string 不是 \0 终止的，但该类提供了将底层字符串数据作为 \0 终止的 c 样式字符串获取的函数。

在 C 中，字符串是字符的集合。此集合通常以 \0 结尾。
除非使用像 \0 这样的特殊字符，否则无法知道字符串何时结束。
它也被恰当地称为字符串空终止符。

当然，还有其他记账方法来跟踪字符串的长度，但是使用特殊字符有两个直接的好处：

更直观，更
没有额外的开销

请注意，\0 是必需的，因为大多数标准 C 库函数都对字符串进行操作，假设它们是 \0 终止的。
例如：
在使用printf() 时，如果您有一个不是\0terminated 的字符串，那么printf() 会一直向stdout 写入字符，直到遇到\0，简而言之，它甚至可能打印垃圾。

我们为什么要在这里使用'\0'？

有两种情况不需要\0终止一个字符串：

在任何用途中，如果您明确记账字符串的长度并且
如果您使用某些标准库 api 将隐式添加 \0 到字符串。

在您的情况下，您已经有第二种情况适合您。

array[s.size()] = '\0';

上面的代码语句在您的示例中是多余的。

对于您的示例，使用 strncpy() 使其无用。 strncpy() 将 s.size() 字符复制到您的 array，请注意，如果在复制字符串后还有剩余空间，它会附加一个空终止符。因为array的大小是s.size() + 1，所以会自动添加\0。

【讨论】：

不一定。您还可以通过将长度保持在某处来存储任意长度的数组（就像 Java 的工作原理一样。我假设）。
@BrendanLong：希望得到答案。
@BrendanLong 我假设在该评论之后进行了编辑，但正如指出的那样，它消除了额外的开销。要按照您建议的方式进行操作，您需要使用 int 和数组创建一个结构，这会提供更差的性能并消耗更多的内存。
@evanmcdonnal 更多开销，是的，但是空指针“没有开销”的想法是不正确的——它是一个额外的字符（1-4 个字节）。如果您使用的是 UTF32（出于某种原因），那么它们的大小将完全相同。在您需要查找长度的任何情况下，存储长度也快得多（因为使用空终止符，您需要一直遍历字符串以找出它的长度）。我只是想指出这不是“一种方法显然更好”。值得注意的是，C++ 存储字符串和向量的长度。
我也不同意“更直观”的观点，因为在我看来，存储数据的长度与使用标记值一样直观。

【解决方案3】：

'\0' 是空终止字符。如果您的字符数组没有它并且您尝试执行 strcpy 您将有缓冲区溢出。许多函数依靠它来知道何时需要停止读取或写入内存。

【讨论】：

【解决方案4】：

strncpy(array, s.c_str(), s.size());
array[s.size()] = '\0';

我们为什么要在这里使用'\0'？

你不应该，第二行是浪费空间。如果您知道如何使用它，strncpy 已经添加了一个空终止。代码可以改写为：

strncpy(array, s.c_str(), s.size()+1);

strncpy 是一个奇怪的函数，它假设第一个参数是第三个参数大小的数组。因此，如果在复制字符串后还有剩余空间，它只会复制空终止。

在这种情况下，您也可以使用 memcpy()，它的效率会稍高一些，但可能会使代码阅读起来不那么直观。

【讨论】：

或相反，strncpy 如此奇怪可能使代码不如直接的 memcpy 直观。但是当我看到如上所示的代码时，我的第一个反应通常是检查是否无法通过直接使用 c_str() 内容来完全避免将数据复制到数组，因为最后的零通常会添加到以后不会修改的字符串中（输出字符串）。
如果要复制到第一个 \0，请使用 strcpy(array, &s[0]);。（这是 std::strlen(&s[0])+1 many chars）如果你想复制到第一个 \0 并用 \0 填充其余部分，请使用 strncpy(array, &s[0], s.size()+1); ...如果你想使用 memcpy(array, &s[0], s.size()+1);从 &s[0] 复制给定的大小。（所以嵌入 \0 不会清除字符串的其余部分）

【解决方案5】：

在 C 中，我们用一个 char（或 w_char）数组来表示字符串，并使用特殊字符来表示字符串的结束。与 Pascal 不同，它将字符串的长度存储在数组的索引 0 中（因此字符串对字符数有硬性限制），理论上对字符数没有限制字符串（表示为字符数组）在 C 中可以具有的字符。

在 C 中的默认库以及其他库中的所有函数中，特殊字符都应为 NUL。如果要使用依赖于字符串确切长度的库函数，则必须使用 NUL 终止字符串。您完全可以定义自己的终止字符，但您必须了解涉及字符串（作为字符数组）的库函数可能无法按您预期的那样工作，并且会导致各种错误。

在给定代码的 sn-p 中，需要将终止字符显式设置为 NUL，因为您不知道分配的数组中是否有垃圾数据。这也是一个很好的做法，因为在大型代码中，您可能看不到字符数组的初始化。

【讨论】：