在 CS50 库中使用字符串

Question

大家好，我有一个关于将字符串传递给 C 中的函数的问题。我正在使用 CS50 库，我知道他们将字符串作为 char 数组（指向数组开头的 char 指针）传递，所以传递是通过参考。我的函数接收数组作为参数并返回数组。例如，当我更改函数中的数组元素之一时，此更改会按我的预期反映到原始字符串。但是如果我将新字符串分配给参数，函数会返回另一个字符串并且原始字符串不会改变。你能解释一下这种行为背后的机制吗？

#include <stdlib.h>
#include <cs50.h>
#include <stdio.h>


string test(string s);

int main(void)
{
    string text = get_string("Text: ");
    string new_text = test(text);
    printf("newtext: %s\n %s\n", text, new_text);
    printf("\n");
    return 0;
}

string test(string s)
{
    //s[0] = 'A';
    s = "Bla";
    return s;
}

第一个例子反映了 text 和 newtext 字符串的第一个字母的变化，但是第二个例子打印出 text 不变并且 newtext 为“Bla” 谢谢！

Answer 1

这需要一段时间。

让我们从基础开始。在 C 中，string 是包含 0 值终止符的字符值序列。 IOW，字符串 "hello" 表示为序列{'h', 'e', 'l', 'l', 'o', 0}。字符串存储在char 的数组中（或wchar_t 用于“宽”字符串，我们不会在这里讨论）。这包括 字符串字面量，例如 "Bla" - 它们存储在 char 的数组中，以便在程序的整个生命周期内都可用。

在大多数情况下，“T 的 N 元素数组”类型的 表达式 将被转换（“衰减”）为“指向 T 的指针”类型的表达式，所以大多数时候，当我们处理字符串时，我们实际上是在处理char * 类型的表达式。但是，这并不意味着 char * 类型的表达式 是 字符串 - char * 可能指向字符串的第一个字符，也可能指向序列中的第一个字符不是一个字符串（没有终止符），或者它可能指向一个不属于更大序列的单个字符。

char * 还可以指向由malloc、calloc 或realloc 分配的动态分配 缓冲区的开头。

另外需要注意的是，[] 下标运算符是根据指针算术定义的 - 表达式 a[i] 定义为 *(a + i) - 给定地址值 a（如所述从数组类型转换以上），从该地址偏移i 元素（不是字节）并取消引用结果。

另一个需要注意的重要事情是= 未定义为将一个数组的内容复制到另一个数组。事实上，数组表达式不能成为= 运算符的目标。

CS50 string 类型实际上是 char * 类型的 typedef（别名）。 get_string() 函数在幕后执行了许多魔术来为字符串内容动态分配和管理内存，并使 C 中的字符串处理看起来比实际水平高得多。我和其他几个人认为这是教 C 的不好方法，至少在字符串方面是这样。不要误会我的意思，它是一个非常有用的实用程序，只是一旦你没有可用的 cs50.h 并且必须开始进行自己的字符串处理，你就会在海了一会儿。

那么，所有这些废话与您的代码有什么关系？具体来说，这行

s = "Bla";

发生的事情是，不是将字符串文字"Bla" 的内容复制到s 指向的内存，而是将字符串文字的地址 写入s，覆盖之前的指针值。您不能使用= 运算符将一个字符串的内容复制到另一个；相反，您必须使用像 strcpy 这样的库函数：

strcpy( s, "Bla" );

s[0] = A 按预期工作的原因是因为下标运算符[] 是根据指针算术定义的。表达式a[i] 被评估为*(a + i) - 给定地址a（一个指针，或如上所述“衰减”为指针的数组表达式），偏移i 元素（不是bytes!) 从该地址中提取并取消引用结果。所以s[0] 指向你读入的字符串的第一个元素。

Answer 2

如果没有代码示例，这很难正确回答。我会做一个，但它可能与你正在做的不匹配。

让我们来看看这个 C 函数：

char* edit_string(char *s) {
    if(s) {
        size_t len = strlen(s);
        if(len > 4) {
            s[4] = 'X';
        }
    }
    return s;
}

该函数将接受一个 pointer 到一个 字符数组，如果指针不为 NULL 并且以零结尾的数组长于 4 个字符，它将替换索引 4 处的第五个字符，带有“X”。 C 中没有引用。它们总是被称为指针。它们是同一个东西，您可以使用 dereference 运算符 *p 或像 p[0] 这样的数组语法访问指向的值。

现在，这个函数：

char* edit_string(char *s) {
    if(s) {
        size_t len = strlen(s);
        if(len > 4) {
            char *new_s = malloc(len+1);
            strcpy(new_s, s);
            new_s[4] = 'X';
            return new_s;
        }
    }
    s = malloc(1);
    s[0] = '\0';
    return s;
}

该函数返回一个指针新分配的原始字符数组的副本，或新分配的空字符串。 （通过这样做，调用者可以随时将其打印出来并在结果上调用free。）

它不会改变原来的字符数组，因为new_s没有指向原来的字符数组。

现在你也可以这样做了：

const char* edit_string(char *s) {
    if(s) {
        size_t len = strlen(s);
        if(len > 4) {
            return "string was longer than 4";
        }
    }
    s = "string was not longer than 4";
    return s;
}

请注意，我将返回类型更改为 const char*，因为像 "string was longer than 4" 这样的字符串文字是常量。试图修改它会使程序崩溃。

在函数内对s 进行赋值不会改变s 曾经指向的字符数组。指针s指向或引用原始字符数组，然后s = "string"之后指向字符数组"string"。