字符串与字符串函数

一、表示字符串与字符串I/O

　　【字符串 - 以空字符（）结尾的 char 类型数组】

　　1、字符串字面量（字符串常量）

　　用双引号括起来的内容称为字符串常量（string literal），也叫做字符串常量（string constant）。双引号中的字符和编译器自动加入末尾的 字符，都作为字符串存在内存中。

　　ANSI C 标准规定，如果字符串常量之间没有间隔，或者用空白字符分隔，C 会将其视为串联起来的字符串常量。

char chr1[50] = "Hello, and""how are" " you"
                     " today!";
char chr2[50] = "Hello, and how are you today!";    //chr1 与chr2 中存储的内容一致

　　【如果要在字符串内部使用双引号，必须在双引号前面加上一个反斜杠（）。】

　　字符串常量属于静态存储类别（static storage class），这说明如果在函数中使用字符串常量，该字符串只会被储存一次，在整个程序的生命周期内存在，即使函数被调用多次。

　　2、字符串数组的初始化

　　定义字符串数组时，必须让编译器知道需要多少空间。

　　可以在初始化数组的时候顺便填充数组，也可以先初始化，之后再填充。不管如何，初始化的时候，数组的大小对于编译器来说，是必须要确定的。

　　3、数组与指针的区别

　　初始化数组：把静态存储区的字符串拷贝到数组中；初始化指针：只把字符串的地址拷贝给指针。

#define MSG "I'm special!"
#include <stdio.h>

int main(void) {
    char ar[] = MSG;
    const char * pt = MSG;
    printf("address of "I'm special!": %p 
", "I'm special!");
    printf("        address ar: %p 
", ar);
    printf("        address pt: %p 
", pt);
    printf("        address of MSG: %p 
", MSG);
    printf("address of "I'm special!": %p 
", "I'm special!");
    return 0;
}

　　

　　通过上述的结果我们知道：

　　第一，pt 和 MSG 的地址一样，而 ar 的地址不同；

　　第二，虽然字符串自变量“I‘m special” 在程序的两个 printf() 函数中出现了两次，但是编译器只使用了一个存储位置，而且与 MAG 的地址相同，编译器可以把多次使用的相同字面量储存在一处或多处。也有的编译器会在不同的位置存储三个“I'm special”；

　　第三，静态数据使用的内存与 ar 使用的动态内存不同，不仅值不同，特定编译器甚至使用不同的位数来表示两种内存。

char heart[] = "Hello!";
const char * head = "Hello!";

　　首先，heart 是常量名，head 是变量。其两者之间的区别如下：

　　第一，两者都可以使用数组表示法【heart[i] 、head[i]】；

　　第二、两者都能进行指针加法操作【*(heart + 1) 、*(head + 1)】;

　　第三、只有指针可以进行递增操作；

　　第四、可以通过 heart 改变数组中元素的信息。

二、字符串输入

　　1、gets() 函数

#define STLEN 50
...
char words[STLEN];
...
gets(words);    //典型用法
...
puts(words);
...

　　函数功能：读取整行输入直至遇到换行符，然后丢弃换行符，储存其余字符，并在这些字符的末尾添加一个空字符使其成为一个 C 字符串。经常和 puts() 函数配对使用【puts() 函数会在待输出字符串末尾添加一个换行符】。

　　问题：gets() 函数只知道数组的开始处，并不知道数组中具体有多少个元素。如果输入的字符串过长，会导致缓冲区溢出（buffer overflow），即有多余的字符超出了指定的目标空间。如果这些多余的字符只是占用了那些尚未使用的内存，就不会立即出现问题；如果擦写程序中的其他数据，会导致程序异常终止；或者还有其他的情况。在 UNIX 系统中，“Segmentation fault”说明当前程序视图访问未分配的内存。

　　【C99 、C11 标准不建议使用该函数】

　　2、fgets() 函数

#define STLEN 14
...
char words[STLEN];
...
fgets(words, STLEN, stdin);
...
fputs(words, stdout);
...

　　fgets() 函数与 gets() 函数之间的区别如下：

　　第一，fgets() 函数的第 2 个参数指明了读入字符的最大数量，如果该参数是 n ，那么 fgets() 函数将读入 n - 1 个字符，或者读到遇到第一个换行符为止；

　　第二，如果 fgets() 函数读到一个换行符，会把它储存在字符串中，gets() 函数会丢弃换行符；

　　第三，fgets() 函数的第3个参数指明要读入的文件，如果读入的是从键盘输入的数据，则以 stdin （标准输入）作为参数，该标识符定义在 stdio.h 中；与 fputs() 函数配套使用【fputs() 函数的第 2 个参数指明其需要写入的文件，如果要在显示器上进行显示，应使用 stdout（标准输出）作为参数进行传递】【fputs() 函数不会在待输出字符串末尾添加一个换行符】。

#define STLEN 10
#include <stdio.h>

int main(void) {
    char words[STLEN];
    
    puts("Enter string (empty line to quit):");
    while (fgets(words, STLEN, stdin) != NULL && words[0] != '
') 
        fputs(words, stdout);
    puts("Done.");

    return 0;
}

　　在上述的例子中，虽然字符串的长度被限制在了10以内，但是从结果上来看，长字符串的输入并没有受到明显的影响。

 　　【在程序中，fgets() 函数一次读入 STLEN - 1 个字符，即第一次只读入了“By the wa”，存储在 words 数组中的内容为‘By the wa’，接着 fputs() 函数打印该字符串，且没有换行；然后 while 循环进入下一轮迭代， fgets() 函数继续从剩余的输入中读取数据，即读入“y, the ge”，并存储为 y, the ge，接着 fputs() 函数在刚才打印字符串的这一行接着打印第2次读入的字符串；继续循环，直到读入最后的“tion ”，fgets() 将其存储为 tion ，fputs()函数将其输出，由于字符串中的 ，光标被移至下一行开始处。】

　　【系统使用缓存 I/O，在用户键入 ENTER 键之前，输入的内容都会被存储在临时存储区（即，缓存区）中。键入 ENTER 键之后，在输入缓存区中增加一个换行符，并把整行输入发送给 fgets() 函数。fputs() 函数把字符发送给另一个缓冲区，当发送换行符时，缓冲区中的内容被发送至屏幕上。】

　　【空字符与空指针：概念上来说，空字符（或‘’）是用于标记 C 字符串末尾的字符，其对应字符编码是0，由于其他字符的编码不可能是0，所以不可能是字符串的一部分；空指针（或NULL）有一个值，该值不会与任何数据的有效地址对应，通常，函数使用其返回一个有效地址表示某些特殊情况的发生，例如遇到文件结尾或未能按预期执行。空字符是整数类型，是一个字符，占一个字节，而空指针是指针类型，是一个地址，通常占4字节。】

　　3、gets_s() 函数

　　gets_s() 函数与 fgets() 函数类似，用一个参数限制读入的字符数。

gets_s(words, STRLEN);

　　gets_s() 与 fgets() 的区别：1 - gets_s() 函数只从标准输入中读取数据，所以不需要第 3 个参数；2 - 如果 gets_s() 函数读取到换行符，将丢弃换行符，而不是继续存储换行符；3 - 如果 gets_s() 函数读到最大字符数的时候都没有读取到换行符，则进行以下操作【1，把目标数组中的首字符设置为空字符，读取并丢弃随后的输入直到读到换行符或文件结尾；2，返回空指针；3，调用依赖实现的“处理函数”（或自己选择的其他函数），可能会中止或退出程序。】。

　　【总结：1 - 如果输入行未超过最大字符数，gets_s()、gets()、 fgets() 三函数没有太大区别，只不过 fgets() 函数会保留输入末尾的换行符作为字符串的一部分；2 - 如果输入行太长，gets() 函数并不安全，会擦写现有数据，存在安全隐患，gets_s() 函数虽然较为安全，但是并不希望程序的中止或退出。 】

　　4、sacnf() 函数

　　scanf() 函数更像是“获取单词”的函数，而不是“获取字符串”的函数。

　　scanf() 函数的典型用法是读取并转换混合数据类型为某种标准格式。【输入行过长，可能也会导致 scanf() 函数读取溢出，但是，在 %s 转换说明中指定字段宽度可在一定程度上解决该问题。】