C語言03- 數組、字符串
10：數組
數組每個元素的類型相同综液，因此各個元素在內存中存放的長度也一樣款慨，即它們占用的空間是等長的，而數組名谬莹，就是這段內存的首地址檩奠。
數組是連續(xù)存儲桩了，所以它支持隨機訪問.
10.1：一維數組
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下面關于數組的一些定義，有的是錯誤的：
int x = 10;
int a[x]; //錯誤笆凌，x是變量而不是常量
const int x1 = 10;
int a1[x1];//正確圣猎，x現在是常變量
int a2[10];//正確，10是整數常量
一些常見的一維數組定義：
int a[100];
char a[100];
int *a[10];//每個元素是一個指針
a[i]:數組元素值
&a[i]:第i個元素的地址
&a[0]:首個元素的地址
a乞而，首地址
a5+1
&a[0]+1
sizeof是用來計算類型和數據的長度送悔。strlen是用來計算字符串中非‘\0’的字符個數的。
- sizeof(a):數組的長度計算
- sizeof(a[0]):數組中一個元素的 長度
- n=sizeof(a)/sizeof(a[0]):數組元素個數
- #define ARRAYSIZE(a) (sizeof(a)/sizeof(a[0]))
10.2：二維數組
二維數組可以理解為數學中的矩陣的一個類似概念爪模。二維數組定義的一般形式為：
類型說明符 數組名[常量表達式1][常量表達式2]
二維數組的初始化可以為下面的形式：
int a[5][3]={ {80,75,92},{61,65,71},{59,63,70},{85,87,90},{76,77,85} };
對于二維數組的遍歷欠啤，可以先列后行（即先遍歷列，再遍歷行）屋灌，也可以先行后列（即先遍歷行洁段，再遍歷列）進行。比如共郭，對于一個m行n列的整型二維數組a[m][n]進行遍歷：
//先行后列：
for(int i = 0; i < m;i++) {
for(int j = 0; j < n; j++) {
printf(“%d/n”, a[i][j]);
}
}
//輸出為：a[0][0] a[0][1] a[0][2] a[0][3]…a[0][9]...
//先列后行：
for(int i = 0; i < n;i++) {
for(int j = 0; j < m; j++) {
printf(“%d/n”, a[j][i]);
}
}
//輸出為：a[0][0] a[1][0] a[2][0] a[3][0] a[4][0]
由于數組是按行的順序存放的祠丝，同一列的數據就有可能存放在不同的頁中，那么先列后行的訪問將引起更多的缺頁中斷除嘹，降低了遍歷的效率台颠。
10.3：數組重要注意事項
int a1[10];
int a2[4][5];
//a1,&a1,a2,&a2都是數組的首地址迹卢，值相同擅腰，但是類型不同毕匀。
//類型為什么不一樣呢？
//a1:int * -
//&a1:int (*a1)[10] -包含十個元素的一維數組的指針類型
//a2:int (*a2)[5] -數組指針年缎，指向含有5個元素的數組悔捶，代表一行
//&a2:int (*a2)[4][5] -數組指針，指向還有4行5列的一個數組
--------------------------------------------
int a[3] = {0,1,2};
printf("a:%p\n", a);//a是int *類型单芜；0x7ffee02f693c
printf("&a:%p\n", &a);//&a是int (*a)[3]類型蜕该；0x7ffee02f693c
printf("&a[0]:%p\n", &a[0]);//首個元素的地址；0x7ffee02f693c
//打印輸出a, &a, &a[0]值一樣缓溅；如地址0x7ffee02f693c
//sizeof判斷數據類型長度符的關鍵字;其作用就是返回一個對象或者類型所占的內存字節(jié)數
/*
指針變量的sizeof
學過數據結構的你應該知道指針是一個很重要的概念蛇损，它記錄了另一個對象的地址。既然是來存放地址的淤齐，那么它當然等于計算機內部地址總線的寬度。所以在32位計算機中袜匿，一個指針變量的返回值必定是4（注意結果是以字節(jié)為單位）更啄，但是，在64位系統(tǒng)中指針變量的sizeof結果為8居灯。
*/
printf("sizeof(a):%lu\n", sizeof(a));//數組的sizeof值等于數組所占用的內存字節(jié)數
printf("sizeof(&a):%lu\n", sizeof(&a));//
printf("sizeof(&a[0]):%lu\n", sizeof(&a[0]));//
// sizeof(a):12
// sizeof(&a):8 //64位系統(tǒng)
// sizeof(&a[0]):8 //64位系統(tǒng)
printf("a:%p\n", a + 1);//a是int *類型祭务，0x7ffee2d5c940 加一是其類型加一
printf("&a:%p\n", &a + 1);//&a是int (*a)[3]類型内狗，0x7ffee2d5c948
printf("&a[0]:%p\n", &a[0] + 1);//首個元素的地址，0x7ffee2d5c940
---------------------------
一般地：
int a[m1][m2]...[mn]
a, &a, &a[0]...[0]
a+1//a的類型int (*a)[m2]...[mn],一行
&a+1//&a的類型int (*a)[m1]...[mn]
&a[0]...[0]//代表的第一個元素的類型int *
int a[5] = {1,2,3,4,5};
int *ptr1 = (int *)(&a+1);
int *ptr2 = (int *)((int)a+1);
printf("%x, %x", ptr1[-1], *ptr2)
//打印0x5(0x00000005), 0x02000000;
/*
ptr1[-1]:ptr1類型是int *义锥，ptr1[-1]相當于ptr1-1既ptr1減去int *類型長度4的地址柳沙。
*/
內存存儲示例.png
10.3.1：數組做參數傳遞給函數，在函數內部退化為指針
void func(int a[], size_t len) {//a是數組名拌倍，len是數組元素個數赂鲤。數組做函數參數，一般都這么傳遞
printf(“sizeof(a) in func=%d\n”, sizeof(a));
}
int a[10] = {0};
printf(“sizeof(a)=%d\n”, sizeof(a));
func(a, 10);
/*
執(zhí)行上面的代碼柱恤，你會發(fā)現輸出的兩個結果為：
sizeof(a) = 40
sizeof(a) in func=4
也就是說数初，如果數組做了函數的參數，那么在函數內部梗顺，數組就變?yōu)榱酥羔樑莺ⅰ嶋H上，數組是一個常量指針寺谤。比如：
int a[10];
a的類型為：int *const a;//a is a const pointer to int;
*/
10.3.2：數組溢出與預防
會造成程序的異陈嘏福現象；C語言編譯器對數組溢出不做檢測变屁，
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- 學了函數之后會發(fā)現程序1锈候，無法退出，i=16之后敞贡，又會重新被置為0。
- 程序2摄职，a[9]不存在誊役，越界溢出
11：字符串
字符串是編程語言中表示文本的數據類型。
11.1：字符串定義
字符串是由零個或多個字符組成的有限序列谷市。C語言字符串可以定義為：”c1c2c3c4..cn\0”蛔垢。
C語言的字符串是以’\0’結尾的。
程序在存放字符串的時候迫悠，會自動在字符后面加上一個’\0’作為結尾鹏漆。
11.1.1：轉義字符
C語言中常見的轉義字符如下：
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11.2：程序中的字符串
- "a":字符串，存儲在靜態(tài)區(qū)创泄。實際上是2個字符艺玲，末尾包好'\0'。使用方法char *str = "a";也就是可以賦值給字符指針鞠抑，這個時候str指向"a"的首地址饭聚。
- 'a':字符常量，值類型搁拙，不存儲在靜態(tài)區(qū)秒梳，無內存法绵。使用char ch='a';賦值給ch變量，ch存放在哪里酪碘，'a'就存放在哪里朋譬。不能使用char *p='a';因為'a'對應的類型是char。
并不是所有的常量都會被編譯器放在常量區(qū)的兴垦，編譯器認為普通的整型徙赢、浮點型或字符型常量在使用的時候是可以通過立即數來實現的，沒有必要額外存儲到數據區(qū)滑进，如此節(jié)省了存儲空間和運行時的訪問時間犀忱。
常量區(qū)里存放的是一些不可改變的量，比如字符串常量扶关。在實際的ELF（Executable and Linkable Format阴汇，可執(zhí)行連接格式，是UNIX系統(tǒng)實驗室（USL）作為應用程序二進制接口（Application Binary Interface节槐，ABI）而開發(fā)和發(fā)布的搀庶。Linux作為類unix系統(tǒng)其程序仍然沿用了該格式。）的程序數據是分段存儲的铜异，對應的常量區(qū)就是“.rodata（只讀數據）段“哥倔。
常量區(qū)的數據被標記為只讀，也就是程序只有訪問權而沒有寫入權揍庄，因此如果開發(fā)者需要使用某些不希望被改變的數據時可以將其放入常量區(qū)咆蒿。
在C語言中常量有很多種，比如常見的：
字符常量：‘a’蚂子， ’A’沃测， ’*’。
字符串常量:”helloworld”食茎，”ilovechina”蒂破，”12345”。
整常量: 25别渔，10附迷，012，0x0a哎媚，0b00001010喇伯。
浮點常量: 3.14，123.456抄伍， 3.0E-23艘刚；
11.2.1：多字節(jié)字符串與寬字符字符串
- char表示一個ASCII字符占用1個字節(jié)，char類型字符串以”\0”結尾截珍。
- wchar_t表示一個UNICODE字符占用2個或4個字節(jié)攀甚，wchar_t類型字符串以”\0\0”結尾箩朴。
多字節(jié)字符串
在多字節(jié)字符串中，每個字符的編碼寬度都不等秋度，可以是一個字節(jié)炸庞，也可以是多個字節(jié)。比如：
char *str = “Hello, world!您好荚斯，世界埠居！”。
上面是一個多字節(jié)字符串事期。其中的英文字符占一個字節(jié)滥壕，而中文字符占2個字節(jié)。
寬字符字符串
而寬字符串中兽泣，每個字母占用的字節(jié)數是一樣的绎橘。比如：
wchar_t *wstr = L“Hello, world!您好，世界唠倦！”
上面是一個寬字符串称鳞，每個字符，無論英文字母還是中文字符稠鼻，都占2個字節(jié)冈止。
scanf_s("%ws", s, 100)//不能有空格，有空格打斷
fgetws(s, 100, stdin)
fputws(s, stdout)
用wctomb()等函數將寬字符串與多字節(jié)串進行相互轉換
11.2.2：使用方式
字符串常量可以賦值給一個字符指針或者一個字符數組候齿，比如：
- char *str = “this is a string”;
- char str2[]= “this is a string”;
- char str3[100] = “this is a string”;
語句1將”this is a string”賦值給了字符指針str熙暴。此時，str的值為”this is a string”的第一個字符的地址慌盯≡惯洌”this is a string”這個常量字符串存儲在內存常量區(qū)。而str即指向了存儲這個常量字符串 的首地址润匙。
語句2會將常量區(qū)中的”this is a string”拷貝到數組里面。并且數組的長度將為”this is a string” (包含’\0’）的長度唉匾。
語句3會將常量區(qū)中的”this is a string”拷貝到數組里面孕讳。并且數組的長度將為100個字節(jié)。語句3和語句2的區(qū)別是語句2沒有指明數組的長度巍膘，那么數組的長度就是字符串的長度厂财。
sizeof(str);//為指針的長度，所以在X86上是4峡懈，在X64上是8璃饱。
sizeof(str2)=17;//str2數組的長度，但str2沒有顯示指出數組的長度肪康，而是按照分配給它的字符串的長度來分配荚恶。所以撩穿，值為17。
sizeof(str3)=100;//sizeof計算的是str3數組的長度谒撼，所以結果為100食寡。
strlen(str)=16;//strlen計算的是字符串的字符個數（不包含’\0’）。
strlen(str2)=16;//原因同上廓潜。
strlen(str3)=16;//原因同上抵皱。
//把字符串存放在動態(tài)分配的內存空間中
char *p = (char *)malloc(100);
if (p == NULL)
return;
memset(p, 0, 100);
strcpy(p, “hello world”);//以p為首地址的內存中存這個字符串。
1辩蛋，while循環(huán)遍歷
char *str=“hello world!”;
while(*str!=‘\0’) {
printf(“%c”, *str);
str++;
}
11.3：字符串API
- strlen：計算字符串中字符個數（不含結尾字符’\0’）呻畸；
- strstr：查找字符串中子串的位置
- strcmp/stricmp：比較2個字符串是否相等，stricmp()多了個i(ignore)比較時忽略大小寫
- strchr/strrchr：strchr從左邊開始在字符串中查找某個字符的位置悼院，strrchr()右邊開始
- strcpy/strcpy_s：strcpy將字符串復制到目標緩存,但不檢測目標緩存的長度是否大于字符串的長度伤为，無論是否超過，都照拷不誤;在Windows平臺推出了新的安全拷貝函數strcpy_s()樱蛤。strcpy_s將檢測字符串的長度是否超過了目標緩存的大小钮呀，如果超過，則拒絕拷貝并返回失敗昨凡。
- strcat/strcat_s：用于字符串的拼接爽醋，并不檢測目標緩沖的大小是否能夠容納下拼接之后的字符串，因此也容易造成緩沖區(qū)溢出漏洞便脊。strcat_s()避免了這個問題蚂四。
- strtok/strtok_s： 將字符串s拆分為為一組字符串，delim為分隔符哪痰。
image.png
11.4：自己實現字符串API
size_t _strlen(const char *str) {
size_t count = 0;
while(*str++!= '\0') {
count++;
}
return count;
}
char *_strcpy(char *dst, char *src) {
char *s = dst;//如果不用臨時指針遂赠，最后dst指向尾部
while(*s++ = *src);
return dst;
}
/*
int strcmp(char *s1,char * s2)，它的功能：比較字符串s1和s2：
當s1<s2時晌杰，返回值<0
當s1=s2時跷睦，返回值=0
當s1>s2時，返回值>0
*/
int _strcmp(const char *s1, const char *s2) {
assert(s1!==NULL && s2!=NULL)
while(*s1 && *s2 && (*s1==*s2)) {
s1++;
s2++;
}
return *s1-*s2
}
/*
strstr()的原型為：char *strstr(char *s1, char *s2)
功能是從字符串s1中尋找s2第一次出現的位置（不比較結束符NULL)肋演。
*/
char *_strstr(char *s1, char *s2) {
if (s1== NULL || s2==NULL)
return NULL;
if (!*s2)
return ((char *)s1);
char *s3, *s4;
char *p = (char *)s1;
while(*p) {
s3 = p;
s4 = s2;
while(*s3 && *s4 && !(*s3-*s4))//*s3-*s4相等為0
s3++, s4++;
if(!*s4)//上面while在相等之后抑诸，s4指針到達尾部
return p;
p++;
}
return NULL;
}
/*
strtok()的原型為：char *strtok(char *s, char *delim)
功能為：分解字符串為一組字符串。s為要分解的字符串爹殊，delim為分隔符字符串蜕乡。
*/
//由于此函數的功能比較難理解，在給出實現算法前先看看它的具體使用例子：
char s[] = "Nice to meet you!";
char *d = " ";
char *p = NULL;
p = strtok(s, d);
while(p) {
printf("%s\n",p);//”Nice” “to” “meet” “you!”
p = strtok(NULL,d);
}
//實現暫略
/*tolower()的原型：char tolower(char ch)
功能為：將大寫字母轉換為小寫字母
*/
char _tolower(char ch) {
if(ch>=a && ch<=z) {
return ch;
}
if(ch>=A && ch=Z) {
return (ch + 'a' - 'A');
}
}
//刪除特定字符
void deleteChar(char *str, char c) {
assert(str != NULL);
char *tmp = NULL;
while(*str != '\0') {
if(*str != c) {
*tmp++ = *str;
}
*str++;
}
}
void deleteChar(char *str, char c) {
assert(str != NULL);
int iDes = 0, iSrc = 0;
do {
if (str[iSrc] != c)
str[iDes++] = str[iSrc];
} while(str[iSrc++] != '\0');
}
//刪除特定字符組void deleteChars(char *str, char chr[], int n)
//思路從字符串str中尋找chr第一次出現的位置,然后跑步指針賦值移位梗夸。
//逆置字符串
void reverseString(char *str) {
char c;
int n = strlen(str);
for (int i = 0; i < n/2; i++) {
c = str[i];
str[i] = str[n-1-i];
str[n-1-i] = c;
}
}
