# C 編程，第 4 部分：字符串和結構體 > 原文：[Processes, Part 1: Introduction](https://github.com/angrave/SystemProgramming/wiki/Processes%2C-Part-1%3A-Introduction) > 校驗：[_stund](https://github.com/hqiwen) > 自豪地采用[谷歌翻譯](https://translate.google.cn/) ## 字符串，結構和陷阱 ## 那什么是字符串？  在 C 中，由于歷史原因，我們有 [Null Terminated](https://en.wikipedia.org/wiki/Null-terminated_string) 字符串而不是 [Length Prefixed](https://en.wikipedia.org/wiki/String_(computer_science)#Length-prefixed) 。對于平均日常編程而言，這意味著您需要記住空字符！ C 中的字符串被定義為一串字節，直到您達到'\ 0'或空字節。 ### 兩個不同地方的字符串 每當你定義一個常量字符串（即`char* str = "constant"`形式的那個）時，該字符串存儲在數據或代碼 段中，**只讀**意味著任何修改字符串的嘗試都會導致段錯誤。 如果一個字符串在`malloc`的空間，可以將該字符串更改為他們想要的任何內容。 ### 內穿管理不善 一個常見的問題是當你寫下面的內容時 ```c char* hello_string = malloc(14); ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ // hello_string ----> | g | a | r | b | a | g | e | g | a | r | b | a | g | e | ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ hello_string = "Hello Bhuvan!"; // (constant string in the text segment) // hello_string ----> [ "H" , "e" , "l" , "l" , "o" , " " , "B" , "h" , "u" , "v" , "a" , "n" , "!" , "\0" ] ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ // memory_leak -----> | g | a | r | b | a | g | e | g | a | r | b | a | g | e | ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ hello_string[9] = 't'; //segfault!!分段錯誤 ``` 我們做了什么？我們為 14 個字節分配了空間，重新分配指針并成功實現了分段錯誤!記得要記錄你的指針在做什么。您可能想要做的是使用`string.h`功能`strcpy`。 ```c strcpy(hello_string, "Hello Bhuvan!"); ``` ### 記住 NULL 字節！ 忘記 NULL 終止字符串對字符串有很大的影響！界限檢查很重要，它是之前在 wikibook 中提到的重要bug的一部分。 ### 我在哪里可以找到所有這些功能的深入和分配 - 綜合解釋？ [就在這里！](https://linux.die.net/man/3/string) ### 字符串信息/比較：`strlen` `strcmp` `int strlen(const char *s)`返回不包括空字節的字符串的長度 `int strcmp(const char *s1, const char *s2)`返回一個確定字符串的字典順序的整數。如果 s1 在字典中的 s2 之前到達，則返回-1。如果兩個字符串相等，則為 0.否則為 1。 對于大多數這些函數，他們希望字符串是可讀的而不是 NULL，但是當你將它們傳遞給 NULL 時會有未定義的行為。 ### 字符串更改：`strcpy` `strcat` `strdup` `char *strcpy(char *dest, const char *src)`將`src`處的字符串復制到`dest`。 **假設 dest 有足夠的空間用于 src** `char *strcat(char *dest, const char *src)`將`src`的字符串連接到目的地的末尾。 **此函數假定目的地末尾有足夠的`src`空間，包括 NULL 字節** `char *strdup(const char *dest)`返回字符串的`malloc`編輯副本。 ### 字符串搜索：`strchr` `strstr` `char *strchr(const char *haystack, int needle)`返回指向`haystack`中第一次出現`needle`的指針。如果沒有找到，則返回`NULL`。 `char *strstr(const char *haystack, const char *needle)`與上面相同，但這次是一個字符串！ ### 字符串切分：`strtok` 一個危險但有用的函數 strtok 需要一個字符串并將其切分。這意味著它會將字符串轉換為單獨的字符串。這個函數有很多規格，所以請閱讀手冊，下面是一個人為的例子。 ```c #include <stdio.h> #include <string.h> int main(){ char* upped = strdup("strtok,is,tricky,!!"); char* start = strtok(upped, ","); do{ printf("%s\n", start); }while((start = strtok(NULL, ","))); return 0; } ``` **輸出** ```c strtok is tricky !! ``` 當我像這樣更改`upped`時會發生什么？ ```c char* upped = strdup("strtok,is,tricky,,,!!"); ``` ### 內存移動：`memcpy`和`memmove` 為什么`memcpy`和`memmove`都在`<string.h>`中？因為字符串本質上是原始內存，在它們的末尾有一個空字節！ `void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n)`將從`str`開始的`n`字節移動到`dest`。 **注意**當內存區域重疊時，存在未定義的行為。這是我的機器示例中的經典作品之一，因為很多時候 valgrind 將無法拾取它，因為它看起來像是在你的機器上運行。當自動編程器命中時，失敗。考慮更安全的版本。 `void *memmove(void *dest, const void *src, size_t n)`執行與上面相同的操作，但如果內存區域重疊，則可以保證所有字節都將被正確復制。 ## 那么什么是`struct`結構體？  在低層次上，結構體只是一塊連續的內存，僅此而已。就像數組一樣，struct 有足夠的空間來保留其所有成員。但與數組不同，它可以存儲不同的類型。考慮上面聲明的 contact 結構 ```c struct contact { char firstname[20]; char lastname[20]; unsigned int phone; }; struct contact bhuvan; ``` **簡短的寫法** ```c /* a lot of times we will do the following typdef so we can just write contact contact1 */ typedef struct contact contact; contact bhuvan; /* You can also declare the struct like this to get it done in one statement */ typedef struct optional_name { ... } contact; ``` 如果在沒有任何優化和重新排序的情況下編譯代碼，您可以期望每個變量的地址看起來像這樣。 ```c &bhuvan // 0x100 &bhuvan.firstname // 0x100 = 0x100+0x00 &bhuvan.lastname // 0x114 = 0x100+0x14 &bhuvan.phone // 0x128 = 0x100+0x28 ``` 因為你所有的編譯器都說'嘿保留這么多空間，我將去計算你想寫的任何變量的偏移'。 ### 這些偏移是什么意思？ 偏移量是變量開始的位置。聯系變量從`0x128`個字節開始，并繼續為 sizeof（int）字節，但并非總是如此。 **偏移不會確定**變量的結束位置。考慮一下你在很多內核代碼中看到的以下 hack。 ```c typedef struct { int length; char c_str[0]; } string; const char* to_convert = "bhuvan"; int length = strlen(to_convert); // Let's convert to a c string string* bhuvan_name; bhuvan_name = malloc(sizeof(string) + length+1); /* Currently, our memory looks like this with junk in those black spaces ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ bhuvan_name = | | | | | | | | | | | | ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ */ bhuvan_name->length = length; /* This writes the following values to the first four bytes The rest is still garbage ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ bhuvan_name = | 0 | 0 | 0 | 6 | | | | | | | | ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ */ strcpy(bhuvan_name->c_str, to_convert); /* Now our string is filled in correctly at the end of the struct ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ____ bhuvan_name = | 0 | 0 | 0 | 6 | b | h | u | v | a | n | \0 | ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣￣ */ strcmp(bhuvan_name->c_str, "bhuvan") == 0 //The strings are equal! ``` ### 但并非所有結構都是完美的 結構體可能需要一些稱為[填充](http://www.catb.org/esr/structure-packing/)（教程）的東西。 **我們不希望你在這個課程中打包結構，只知道它在那里這是因為在早期（甚至現在）當你需要從內存中的地址時你必須在 32 位或 64 位塊中進行。這也意味著您只能請求多次來獲得相應的地址。意思是 ```c struct picture{ int height; pixel** data; int width; char* enconding; } // You think picture looks like this height data width encoding ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ picture = | | | | | ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ``` 在概念上可能看起來像這樣 ```c struct picture{ int height; char slop1[4]; pixel** data; int width; char slop2[4]; char* enconding; } height slop1 data width slop2 encoding ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ picture = | | | | | | | ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ``` （這是在 64 位系統上）并非總是如此，因為有時您的處理器支持未對齊的訪問。這是什么意思？那么您可以設置兩個屬性選項 ```c struct __attribute__((packed, aligned(4))) picture{ int height; pixel** data; int width; char* enconding; } // Will look like this height data width encoding ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ picture = | | | | | ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ``` 但現在每次我想訪問`data`或`encoding`時，我都要進行兩次內存訪問。您可以做的另一件事是重新排序結構，盡管這并不總是可行的 ```c struct picture{ int height; int width; pixel** data; char* enconding; } // You think picture looks like this height width data encoding ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ picture = | | | | | ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ￣￣￣ ```