如何正确分配新的字符串值？

Question

我试图了解如何以最干净/最安全的方式用 C 解决这个小问题。这是我的例子：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    typedef struct
    {
        char name[20];
        char surname[20];
        int unsigned age;
    } person;

    // Here I can pass strings as values...how does it work?
    person p = {"John", "Doe", 30};

    printf("Name: %s; Age: %d\n", p.name, p.age);

    // This works as expected...
    p.age = 25;

    //...but the same approach doesn't work with a string
    p.name = "Jane";

    printf("Name: %s; Age: %d\n", p.name, p.age);

    return 1;
}

编译器的错误是：

main.c：在函数“main”中：main.c：18： 错误：不兼容的类型 从类型分配给类型“char[20]” '字符*'

我知道 C（不是 C++）没有 String 类型，而是使用 char 数组，因此另一种方法是更改​​示例结构以保存 的指针chars：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    typedef struct
    {
        char *name;
        char *surname;
        int unsigned age;
    } person;

    person p = {"John", "Doe", 30};

    printf("Name: %s; Age: %d\n", p.name, p.age);

    p.age = 25;

    p.name = "Jane";

    printf("Name: %s; Age: %d\n", p.name, p.age);

    return 1;
}

这按预期工作，但我想知道是否有更好的方法来做到这一点。

Answer 1

第一个示例不起作用，因为您无法将值分配给数组 - 在这方面，数组的工作方式（有点）类似于 const 指针。不过，您可以做的是将新值复制到数组中：

strcpy(p.name, "Jane");

如果您事先知道字符串的最大大小，则可以使用 Char 数组，例如在第一个示例中，您 100% 确定名称适合 19 个字符（不是 20，因为始终需要一个字符来存储终止零值）。

相反，如果您不知道字符串可能的最大大小，和/或您想要优化内存使用，例如避免为名称“John”保留 512 个字符，则指针会更好。但是，使用指针，您需要动态分配它们指向的缓冲区，并在不再需要时释放它，以避免内存泄漏。

更新：动态分配缓冲区的示例（使用第二个示例中的结构定义）：

char* firstName = "Johnnie";
char* surname = "B. Goode";
person p;

p.name = malloc(strlen(firstName) + 1);
p.surname = malloc(strlen(surname) + 1);

p.age = 25;
strcpy(p.name, firstName);
strcpy(p.surname, surname);

printf("Name: %s; Age: %d\n",p.name,p.age);

free(p.surname);
free(p.name);

Answer 2

将字符串视为抽象对象，将字符数组视为容器。字符串可以是任意大小，但容器必须至少比字符串长度多 1（以容纳空终止符）。

C 对字符串的语法支持非常少。没有字符串运算符（只有字符数组和字符指针运算符）。您无法分配字符串。

但你可以调用函数来帮助实现你想要的。

这里可以使用 strncpy() 函数。为了最大程度地保证安全，我建议遵循以下模式：

strncpy(p.name, "Jane", 19);
p.name[19] = '\0'; //add null terminator just in case

另请参阅 strncat() 和 memcpy() 函数。

Answer 3

两者的结构不同。当初始化第一个结构体时，会分配大约 40 字节的内存。当初始化第二个结构体时，会分配大约 10 字节的内存。 （实际数量取决于体系结构）

您可以使用字符串文字（字符串常量）来初始化字符数组。这就是为什么

person p = {"John", "Doe",30};

在第一个示例中有效。

您不能在 C 中分配（传统意义上的）字符串。

您拥有的字符串文字（“John”）会在代码执行时加载到内存中。当您使用这些文字之一初始化数组时，该字符串将被复制到新的内存位置。在第二个示例中，您只是将指针复制到字符串文字（的位置）。执行以下操作

char* string = "Hello";
*string = 'C'

可能会导致编译或运行时错误（我不确定。）这是一个坏主意，因为您正在修改文字字符串“Hello”，例如在微控制器上，它可能位于只读内存中。

Answer 4

第一个结构体是字符数组 []，第二个结构体是指向字符串的指针（对于 64 位机器，大小为 8 个字节）。根据 Stephen Kochan 的《Programming in C》一书，C 允许您分配常量字符串的唯一时间是在定义和初始化 char 数组时，甚至

char name[20] = { "John Doe" };

也不例外

char name[20];
name = { "John Doe" };

在 char *name; 的情况下 。 name 是一个字符指针，而不是一个数组。当你这样做时，

p.name = "Jane";

它指向另一个字符串对象。

person p = { .surname = "Doe", .name = "Johnny", .age = 30 };
printf("Ptr. value:\tp.name: 0x%p;\tp.surname: 0x%p\n", p.name, p.surname);
p.name = "Spy, watch out!";
printf("Ptr. value:\tp.name: 0x%p;\tp.surname: 0x%p\n", p.name, p.surname);

输出：

Ptr. value:     p.name: 0x00007FF726F7B16C;     p.surname: 0x00007FF726F7B174
Ptr. value:     p.name: 0x00007FF726F7ACE8;     p.surname: 0x00007FF726F7B174

但是，在字符数组[]的情况下，在更改

strcpy(p.name, "Jane");

其内容后，缓冲区p.name[]的地址永远不会改变。

C 和 Python 之间一个有趣的相似之处是
Python 的 String 是不可变的，类似于 C 的字符串指针，其中
字符串文字是只读的。
Python的List是可变的，类似于C的字符数组。

>>> name = "John"
>>> print(hex(id(name)))
0x261654235f0
>>> name = "Jane"
>>> print(hex(id(name)))
0x261654237b0
>>> type(name)
<class 'str'>
>>> name[1] = 'o'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'str' object does not support item assignment
>>> name = list(name)
>>> type(name)
<class 'list'>
>>> name
['J', 'a', 'n', 'e']
>>> name[1] = 'o'
>>> name
['J', 'o', 'n', 'e']
>>> name = ''.join(name)
>>> name
'Jone'
>>> type(name)
<class 'str'>
>>>

Answer 5

在这两种情况下，您都在编写：

p.age = 25;
p.name = "Jane";

• 在第一种情况下，p.name 是一个数组，在第二种情况下，不可能在 C 中分配数组
• ，p.name > 是一个 char*，它们可以分配给字符串文字，因为字符串文字是 char 的数组（数组可以转换为指针）

您可以使用诸如 <代码>strcpy、memcpy等。如其他响应中所示，但您也可以通过分配整个 struct 来规避此问题。

// compound literal, C99 feature
p = (person) {.age = 25, .name = "Jane", .surname = p.surname};

实际上，将字符串作为 char* 和 size_t 捆绑在一个 struct 中非常有用，因此通常可以对单个字符串执行此操作，如下所示出色地。

Answer 6

下面是如何实现安全字符串赋值的示例。如果字符串比目标数组长，则断言失败并且程序退出。

#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

#define LEN(arr) (sizeof (arr) / sizeof (arr)[0])
#define APAR(arr) (arr), LEN(arr)

void Assign(char target[], int targetLen, const char source[], int sourceLen)
{   
    size_t srcStrLen;
    
    srcStrLen = strnlen(source, sourceLen);
    assert(targetLen > srcStrLen);
    memcpy(target, source, srcStrLen);
    target[srcStrLen] = '\0';
}

int main(void)
{
    typedef struct {
        char name[20];
        char surname[20];
        int unsigned age;
    } person;
    
    person p;
    
    Assign(APAR(p.name), APAR("Jane"));
    Assign(APAR(p.surname), APAR("Anderson"));
    p.age = 25;
    printf("Name: %s %s; Age: %d\n", p.name, p.surname, p.age);
    return 0;
}