C 语言重拾【二】字符串

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#include <stdio.h>
#include <string.h> // 提供strlen()函数的原型
#define DENSITY 62.4 // 人体密度（单位：磅/立方英尺）
int main () {
  float weight, volume;
  int size, letters;
  char name [40]; // name 是一个可容纳40个宇符的数组
  
  printf("Hi! What's your first name?\n");
  scanf("%s", name);
  printf("%s, what's your weight in pounds?\n", name);
  scanf("%f", &weight);
  size = sizeof name;
  letters = strlen(name);
  volume = weight / DENSITY;
  printf("Well, %s, your volume is %2.2f cubic feet. \n", name, volume);
  printf("Also, your first name has %d letters, \n", letters);
  printf("and we have %d bytes to store it. \n", size);
  return 0;
}

运行程序，输入结果如下：

Hi! What’s your first name?
Christine
Christine, what’s your weight in pounds?
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Well, Christine, your volume is 2.47 cubic feet.
Also, your first name has 9 letters, and we have 40 bytes to store it.

该程序包含以 下新特性。

  • 用数组（array）储存宇符串（character string）。在该程序中，用户输入的名被储存在数组中，该数组占用内存中 40 个连续的字节，每个字节储存一个字符值。
  • 使用名 %s 转换说明来处理字符串的输入和输出。注意，在 scanf() 中，name 没有 & 前缀，而 weight
    有（稍后解释，&weight 和 name 都是地址）。
  • 用 C 预处理器把字符常量 DENSITY 定义为 62.4。
  • 用 C 函数 strlen() 获取字符串的长度。

char 类型数组和 null 字符

C 语言没有专门用于储存字符串的变量类型，字符串都被储存在 char 类型的数组中。数组由连续的存储单元组成，字符串中的宇符被储存在相邻的存储单元中，每个单元储存一个字符，如下图：

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注意上图中数组末尾位置的字符 \0。这是空字符（null character），C 语言用它标记字符串的结束。

空字符不是数字 0，它是非打印字符，其 ASCII 码值是（或等价于）0。C 中的字符串一定以空字符结束，这意味着数组的容量必须至少比待存储字符串中的字符数多 1。因此，程序清单中有 40 个存储单元的字符串，只能储存 39 个字符，剩下一个字节留给空字符。

那么，什么是数组？可以把数组看作是一行连续的多个存储单元。用更正式的说法是，数组是同类型数据元素的有序序列。程序清单通过以下声明创建了一个包含 40 个存储单元（或元素）的数组，每个单元储存一个 char 类型的值：

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char name [40];

name 后面的方括号表明这是一个数组，方括号中的 40 表明该数组中的元素数量。char 表明每个元素的类型，见下图。

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字符串看上去比较复杂！必须先创建一个数组，把字符串中的字符逐个放入数组，还要记得在末尾加上一个 \0。还好，计算机可以自己处理这些细节。

字符串和字符

字符串常量 "x" 和字符常量 'x' 不同。区别之一在于，'x' 是基本类型（char），而 "x" 是派生类型（char数组）；区别之二是 "x" 实际上由两个字符组成：'x' 和空字符 \0，见下图：

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strlen() 和 sizeof

sizeof 运算符报告，name 数组有 40 个存储单元。但是，只有前 11 个单元用来储存 serendipity，所以 strlen() 得出的结果是 11。 name 数组的第 12个单元储存空字符，strlen() 并未将其计入。下图演示了这个概念。

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对于 PRAISE，

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#define PRAISE "You are an extraordinary being."

用 strlen() 得出的也是字符串中的字符数（包括空格和标点符号）。然而，sizeof 运算符给出的数更大，因为它把字符串末尾不可见的空字符也计算在内。该程序并末明确告诉计算机要给字符串预留多少空间，所以它必须计算双引号内的字符数。

另外，还要注意一点：上一章的 sizeof 使用了圆括号，但本例没有。圆括号的使用时机否取决于运算对象是类型还是特定量？运算对象是类型时，圆括号必不可少，但是对于特定量，可有可无。也就是说，对于类型，应写成 sizeof(char) 或 sizeof (float)；对于特定量，可写成 sizeof name 或 sizeof 6.28。尽管如此，还是建议所有情况 下都使用圆括号，如 sizeof(6.28)。

常量和 C 预处理器

#define

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#define TAXRATE 0.015

编译程序时，程序中所有的 TAXRATE 都会被替换成 0.015。 这一过程被称为编译时替换（compile-timesubstitution）。在运行程序时，程序中所有的替换均己完成（见下图）。通常，这样定义的常量也称为明示常量(manifest constant)。

请注意格式，首先是 #define，接着是符号常量名（TAXRATE），然后是符号常量的值（0.015）（注意，其中并没有 = 符号）。所以，其通用格式如下：

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#define NANE value

实际应用时，用选定的符号常量名和合适的值来替换 NAME 和 value。注意，末尾不用加分号，因为这是一种由预处理器处理的替换机制。为什么 TAXRATE 要用大写？用大写表示符号常量是 C 语言一贯的传统。这样，在程序中看到全大写的名称就立刻明白这是一个符号常量，而非变量。大写常量只是为了提高程序的可读性，即使全用小写来表示符号常量，程序也能照常运行。尽管如此，初学者还是应该养成大写常量的好习惯。

另外，还有一个不常用的命名约定，即在名称前带 c_ 或 k_ 前缀来表示常量（如，c_level 或 k_line）。

符号常量的命名规则与变量相同。可以使用大小写字母、数字和下划线宇符，首字符不能为数字。

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const 限定符

C90 标准新增了 const 关键字，用于限定一个变量为只读。其声明如下：

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const int MONTHS = 12; // MONTHIS 在程序中不可更政，值为 12

这使得 MONTHS 成为一个只读值。也就是说，可以在计算中使用 MONTHS，可以打印 MONTHS，但是不能更改 MONTHS 的值。const 用起来比 #define 更灵活。（详细内容将在接下来的博客中推出。）

参考文献

  • C Primer Plus