C 字符串的行为很奇怪

Question

第一个问题是关于字符串末尾的空字符\0，在何时需要/自动添加\0 方面有很多变化。 声明 char 数组时，是否需要指定\0？或者在什么情况下，我应该指定\0，什么情况下不？谁能给个全面的总结？ （如this post）。如果您觉得我的问题模棱两可，那么更具体的问题是在 C 中声明一个字符串时，最好的方法是什么，是char string[] = "first string"，因为例如，这样，我可以不用担心strcat(string, another_string)尺寸问题？

第二个问题：我有

1   char a[] = "kenny";
2   char b[3];
3   strncpy(b, a, (int)(sizeof(b) - 1));
4   printf("%i\n", (int)sizeof(b)); // 3
5   printf("string length: %i\n", (int)strlen(b)); // string length: 8
6   printf("%s\n", b); // give me random stuff like kekenny or keEkenny 

• 3：我只想传2个字节给b
• 4：sizeof 行为正常
• 5：可是为什么变成了8？？？
• 6：为什么它会给我随机的东西，比如 kekenny 或 keEkenny

我刚刚迷失了 C 字符串中发生的事情。我以前经常使用 C++，但仍然无法理解 C 字符串的行为。

Answer 1

关于 C 字符串的问题在于它们非常低级，您必须记住许多额外的事情，有时需要“手动”完成。

（相比之下，C++ std::strings 只是完全正常的高级类型。）

回答您的具体问题：

您几乎不需要明确地提供\0。几乎唯一一次是在完全手工制作琴弦时。例如，此代码有效：

char str[10];
str[0] = 'c';
str[1] = 'a';
str[2] = 't';
str[3] = '\0';
printf("%s\n", str);

但是，如果您忽略对str[3] 的显式分配，它的行为就会不正常。 （但如果你不这样手动创建字符串，你就不需要这么担心了。）

使用strcpy 复制字符串时必须非常小心。您必须确保目标字符串（“缓冲区”）足够大。 C 中的任何东西都不会为您解决这个问题——没有任何东西可以确保目的地足够大；如果它不够大，没有任何警告你。但如果它不够大，可能会发生最奇怪的事情——包括它似乎有效，尽管它不应该。 （正式名称是“未定义的行为”。）

特别是如果你写

char string[] = "first string";
strcat(string, another_string);

你得到的是一个错误，纯粹而简单。 不是“这样你就不用担心尺寸问题了”。当您说char string[] = "..." 时，编译器将字符串的大小调整到足以容纳初始化程序（及其\0）的大小，在这种情况下，"first string" 为 13 个字节。 [] 确实不是的意思是“使这个字符串足够大，以容纳我将尝试插入其中的任何文本”。

使用strncpy 时必须更加小心。事实上，我的建议是根本不要使用strncpy。它的实际作用是不寻常的、特殊的、难以解释的，而且通常不是你想要的。 （一方面，如果你复制的字符串少于一个完整的字符串，它不会在目的地添加一个 `\0'，这有助于解释为什么你会得到像“kekenny”这样的东西。）

Answer 2

根据定义，在语句中：

char string[] = "first string"

string 正好填充了它可以容纳的所有内容：

在内存中是这样的：

|f|i|r|s|t| |s|t|r|i|n|g|\0|?|?|?|
/// end of legal memory    ^

...说明以下语句的原因：

strcat(string, anythingElse);

是undefined behavior。 （否则被某些人称为 nasal demons。）

另外，关于 strncpy(,,) 的使用。因为不能保证在使用后包含nul 字符，所以建议始终明确地将nul 附加到新字符串中的正确位置：

strncpy (target, source, n);
target[n] = 0;

在您的示例中，n == (sizeof(b) - 1)

请注意，当使用sizeof 作为strncpy(,,*) 的第三个参数的类型为size_t 时，上述表达式中不需要转换为(int)：

char *strncpy (char Target_String[], const char Source_String[], size_t Max_Chars);

另一方面，strncat 的用法，确实将 nul 字符附加到结果目标字符串的末尾，从而无需显式附加nul.

Answer 3

第一个问题

当你这样做时

char string[] = "first string";
            ^
            No size specified

编译器将保留可以准确保存文本“第一个字符串”和 NUL 终止的内存。如果您打印字符串的大小，您将得到 13。换句话说 - 变量可以不保存更多数据，因此连接另一个字符串是没有意义的。

你可以这样做：

char string[100] = "first string";

然后你可以连接另一个字符串。

第二个问题

首先要知道的是，C 中的字符串是包含 NUL 终止符的字符数组。

当你这样做时：

char b[3];

你得到一个未初始化的数组，即b 可以包含任何东西——比如b = { ? , ? , ? }

然后你做：

strncpy(b, a, (int)(sizeof(b) - 1));

意味着您将a 的前两个字符复制到b。

所以现在我们知道b 是b = { 'k' , 'e' , ? } 请注意b 的第三个字符仍未初始化。

所以当你这样做时：

printf("string length: %i\n", (int)strlen(b));
printf("%s\n", b);

你使用b 好像它是一个字符串，但它不是。没有 NUL 终止。因此，函数（printf、strlen）给出了不正确的结果。使用 char 数组调用这些函数没有 NUL 终止是未定义的行为，即任何事情都可能发生。

似乎发生了两件事：

a) b 中的未初始化字符恰好是“E”（在您的一个示例中）

b) 字符串文字“kenny”恰好位于内存中变量b 之后。

所以这两个字符串函数确实看到了长度为 8 的字符串“keEkenny”。

要解决此问题，您可以这样做：

strncpy(b, a, (int)(sizeof(b) - 1));
b[sizeof(b) - 1] = '\0';

或者干脆做：

char b[3] = { 0 };

因为这将初始化所有b，即b = { '\0' , '\0' , '\0' }

Answer 4

如果您阅读strncpy 的文档，它会非常清楚地指出，如果您指定的大小不包含 NUL 终止符，它将不会添加它：

strncpy() 函数类似，不同之处在于最多 n 个字节的 src 复制。警告：如果 src 的前 n 个字节中没有空字节， 放置在 dest 中的字符串不会以 null 结尾。

因此在以下情况下，您只复制了 2 个字符，并且它们都不是 NUL 终止符，因此您需要自己添加。

strncpy(b, a, (int)(sizeof(b) - 1));

Answer 5

您必须以某种方式将字符串终止符 \0 添加到 b。 printf("%s\n", b) 将在找到 \0 时停止。

这取决于您的内存，有时会出现段错误。