练习 9：数组和字符串¶

原文：Exercise 9: Arrays And Strings

译者：飞龙

上一个练习中，我们学习了如何创建基本的数组，以及数组如何映射为字符串。这个练习中我们会更加全面地展示数组和字符串的相似之处，并且深入了解更多内存布局的知识。

这个练习向你展示了 C 只是简单地将字符串储存为字符数组，并且在结尾加上 '\0'（空字符）。你可能在上个练习中得到了暗示，因为我们手动这样做了。下面我会通过将它与数字数组比较，用另一种方法更清楚地实现它。

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int numbers[4] = {0};
    char name[4] = {'a'};

    // first, print them out raw
    printf("numbers: %d %d %d %d\n",
            numbers[0], numbers[1],
            numbers[2], numbers[3]);

    printf("name each: %c %c %c %c\n",
            name[0], name[1],
            name[2], name[3]);

    printf("name: %s\n", name);

    // setup the numbers
    numbers[0] = 1;
    numbers[1] = 2;
    numbers[2] = 3;
    numbers[3] = 4;

    // setup the name
    name[0] = 'Z';
    name[1] = 'e';
    name[2] = 'd';
    name[3] = '\0';

    // then print them out initialized
    printf("numbers: %d %d %d %d\n",
            numbers[0], numbers[1],
            numbers[2], numbers[3]);

    printf("name each: %c %c %c %c\n",
            name[0], name[1],
            name[2], name[3]);

    // print the name like a string
    printf("name: %s\n", name);

    // another way to use name
    char *another = "Zed";

    printf("another: %s\n", another);

    printf("another each: %c %c %c %c\n",
            another[0], another[1],
            another[2], another[3]);

    return 0;
}

在这段代码中，我们创建了一些数组，并对数组元素赋值。在 numbers 中我们设置了一些数字，然而在 names 中我们实际上手动构造了一个字符串。

你会看到什么¶

当你运行这段代码的时候，你应该首先看到所打印的数组的内容初始化为 0 值，之后打印初始化后的内容：

$ make ex9
cc -Wall -g    ex9.c   -o ex9
$ ./ex9
numbers: 0 0 0 0
name each: a
name: a
numbers: 1 2 3 4
name each: Z e d
name: Zed
another: Zed
another each: Z e d
$

你会注意到这个程序中有一些很有趣的事情：

我并没有提供全部的 4 个参数来初始化它。这是 C 的一个简写，如果你只提供了一个元素，剩下的都会为 0。
numbers 的每个元素被打印时，它们都输出 0。
names 的每个元素被打印时，只显示了第一个元素 'a'，因为 '\0' 是特殊字符而不会显示。
然后我们首次打印 names，打印出了 "a"，因为在初始化表达式中，'a' 字符之后的空间都用 '\0' 填充，是以 '\0' 结尾的有效字符串。
我们接着通过手动为每个元素赋值来建立数组，并且再次把它打印出来。看看他们发生了什么改变。现在 numbers 已经设置好了，看看 names 字符串如何正确打印出我的名字。
创建一个字符串也有两种语法：第六行的 char name[4] = {'a'}，或者第 44 行的 char *another = "name"。前者不怎么常用，你应该将后者用于字符串字面值。

注意我使用了相同的语法和代码风格来和整数数组和字符数组交互，但是 printf 认为 name 是个字符串。再次强调，这是因为对 C 语言来说，字符数组和字符串没有什么不同。

最后，当你使用字符串字面值时你应该用 char *another = "Literal" 语法，它会产生相同的东西，但是更加符合语言习惯，也更省事。

如何使它崩溃¶

C 中所有 bug 的大多数来源都是忘了预留出足够的空间，或者忘了在字符串末尾加上一个 '\0'。事实上，这些 bug 是非常普遍并且难以改正的，大部分优秀的 C 代码都不会使用 C 风格字符串。下一个练习中我们会学到如何彻底避免 C 风格字符串。

使这个程序崩溃的的关键就是拿掉字符串结尾的 '\0'。下面是实现它的一些途径：

删掉 name 的初始化表达式。
无意中设置 name[3] = 'A'，于是它就没有终止字符了。
将初始化表达式设置为 {'a','a','a','a'}，于是就有过多的 'a' 字符，没有办法给 '\0' 留出位置。

试着想出一些其它的办法让它崩溃，并且在 Valgrind 下像往常一样运行这个程序，你可以看到具体发生了什么，以及错误叫什么名字。有时 Valgrind 并不能发现你犯的错误，则需要移动声明这些变量的地方看看是否能找出错误。这是 C 的黑魔法的一部分，有时变量的位置会改变 bug。

附加题¶

将一些字符赋给 numbers 的元素，之后用 printf 一次打印一个字符，你会得到什么编译器警告？
对 names 执行上述的相反操作，把 names 当成 int 数组，并一次打印一个 int，Valgrind 会提示什么？
有多少种其它的方式可以用来打印它？
如果一个字符数组占四个字节，一个整数也占 4 个字节，你可以像整数一样使用整个 name 吗？你如何用黑魔法实现它？
拿出一张纸，将每个数组画成一排方框，之后在纸上画出代码中的操作，看看是否正确。
将 name 转换成 another 的形式，看看代码是否能正常工作。