iOS開發系列--C語言之陣列和字串

概覽

陣列在C語言中有著特殊的地位，它有很多特性，例如它的儲存是連續的，陣列的名稱就是陣列的地址等。而在C語言中是沒有String型別的，那麼如果要表示一個字串，就必須使用字元陣列。今天主要就介紹如下三個方面：

1. 一維陣列
2. 多維陣列
3. 字串

一維陣列

一維陣列操作比較簡單，但是需要注意，陣列長度必須是固定的，長度不能使用變數進行初始化；如果宣告的同時進行賦值則陣列長度可以省略，編譯器會自動計算陣列長度；同時陣列不能先宣告再一次性賦值（當然可以對每個元素一一賦值）。

#include <stdio.h>

int main(){
    int len = 2;
    //int a[len] = { 1, 2};//錯誤,不能使變數
    int a[2];//正確
    a[0] = 1;
    a[1] = 2;
    //a[2] = 3;//超過陣列長度，但是編譯器並不會檢查，執行報錯
    int b['a'] = {1,2,3};//'a'=97，所以可以作為陣列長度，但是後面的元素沒有初始化，其值預設為0
    for (int i = 0; i < 97; ++i){
        printf("b[%d]=%d\n",i,b[i]);
    }
    int c[2 * 3];//2*3是固定值可以作為陣列長度
    int d[] = { 1, 2, 3 };//如果初始化的同時賦值則陣列長度可以省略，當前個數為3
}

擴充套件--陣列的儲存

陣列在記憶體中儲存在一塊連續的空間中，如果知道陣列型別（int、float等）和初始地址就可以知道其他元素的地址，同時由於陣列名等於陣列第一個元素的地址，所以當陣列作為引數（作為引數時形參可以省略）其實是引用傳遞。

#include <stdio.h>

int main(){
    int const l = 3;
    int a[l] = { 1, 2,3 };
    for (int i = 0; i < l; ++i){
        //由於當前在32位編譯器下，int型長度為4個位元組，可以判斷出三個地址兩兩相差都是4
        printf("a[%d]=%d,address=%x\n", i, a[i], &a[i]);
    }
    /*當前輸出結果：
    a[0] = 1, address = c9f95c
    a[1] = 2, address = c9f960
    a[2] = 3, address = c9f964*/
}

我們看一下上面定義的陣列在記憶體中儲存結構

再來看一下陣列作為引數傳遞的情況，陣列作為引數傳遞的是陣列的地址

#include <stdio.h>

void changeValue(int a[]){ a[0] = 10;
}

int main(){ int a[2] = {1,2};
    changeValue(a); for (int i = 0; i < 2; ++i){
        printf("a[%d]=%d\n",i,a[i]);
    } /*列印結果
    a[0]=10
    a[1]=2
    */
}

多維陣列

多維陣列其實可以看成是一個特殊的一維陣列，只是每個元素又是一個一維陣列，下面簡單看一下多維陣列的初始化和賦值

#include <stdio.h>

int main(){
    int a[2][3];//2行3列，二維陣列可以看成是一個特殊的一維陣列，只是它的每一個元素又是一個一維陣列
    a[0][0] = 1;
    a[0][1] = 2;
    a[0][2] = 3;
    a[1][0] = 4;
    a[1][1] = 5;
    a[1][2] = 6;
    for (int i = 0; i < 2; ++i){
        for (int j = 0; j < 3; ++j){
            printf("a[%d][%d]=%d,address=%x\n", i, j, a[i][j], &a[i][j]);
        }
    }
    /*列印結果
    a[0][0]=1,address=f8fb24
    a[0][1]=2,address=f8fb28
    a[0][2]=3,address=f8fb2c
    a[1][0]=4,address=f8fb30
    a[1][1]=5,address=f8fb34
    a[1][2]=6,address=f8fb38
    */
    //初始化並直接賦值
    int b[2][3] = { { 1, 2, 3 }, { 4, 5, 6 } };
    //由於陣列的賦值順序是先從第一行第一列，再第一行第二列...然後第二行第一列...，所以我們也可以寫成如下形式
    int c[2][3] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
    //也可以只初始化部分資料，其餘元素預設為0
    int d[2][3] = { 1, 2, 3, 4 };
    for (int i = 0; i < 2; ++i){
        for (int j = 0; j < 3; ++j){
            printf("d[%d][%d]=%d\n", i, j, d[i][j]);
        }
    }
    /*列印結果
    d[0][0]=1
    d[0][1]=2
    d[0][2]=3
    d[1][0]=4
    d[1][1]=0
    d[1][2]=0
    */
    //當然下面賦值也可以
    int e[2][3] = { {}, { 4, 5, 6 } };
    //可以省略行號,但是絕對不可以省略列號，因為按照上面說的賦值順序，它無法判斷有多少行
    int f[][3] = { {1,2,3},{4,5,6} };
}

擴充套件--多維陣列的儲存

以上面a陣列為例，它在記憶體中的結構如下圖

根據上圖和一維陣列的儲存，對於二維陣列可以得出如下結論:陣列名就是整個二維陣列的地址，也等於第一行陣列名的地址，還等於第一個元素的地址；第二行陣列名等於第二行第一個元素的地址。用表示式表示：

1. a=a[0]=&a[0][0]
2. a[1]=&a[1][0]

同樣可以得出a[i][j]=a[i]+j。關於三維陣列、四維陣列等多維陣列，其實可以以此類推，在此不再贅述。

字串

在C語言中是沒有字串型別的，如果要表示字串需要使用char型別的陣列，因為字串本身就是多個字元的組合。但是需要注意的是字串是一個特殊的陣列，在它的結束位置必須要加一個”\0”（ASCII中0是空操作符，表示什麼也不做）來表示字串結束，否則編譯器是不知道什麼時候字串已經結束的。當直接使用字串賦值的時候程式會自動加上”\0”作為結束符。

//
//  main.c
//  ArrayAndString
//
//  Created by KenshinCui on 14-7-06.
//  Copyright (c) 2014年 Kenshin Cui. All rights reserved.
//

#include <stdio.h>

int main(int argc, const char * argv[])
{

    char a[] = {'K','e','n','s','h','i','n','\0'};
    printf("%s",a); //結果：Kenshin，注意使用%s輸出字串內容，如果換成整形輸出格式其實輸出的是a的地址
    printf("\n");
    printf("address=%x", a); //結果：address=5fbff890
    printf("\n");
    //後面的\0絕對不能省略,如果沒有\0則會出現如下情況
    char b[] = { 'I', 'a', 'm'};
    printf("%s",b); //沒有按照期望輸出，多了一些垃圾資料，在當前環境列印結果：IamKenshin
    printf("\n");
    printf("address=%x",b); //結果：address=5fbff88d
    printf("\n");
    //直接賦值為字串，此時不需要手動新增\0，編譯器會自動新增
    char c[] = "Kenshin";
    printf("c=%s",c); //結果：c=Kenshin
    printf("\n");
    
    //二維陣列儲存多個字串
    char d[2][3]={"Kenshin","Kaoru","Rose","Jack","Tom","Jerry"};
    
    
    return 0;
}

從上面程式碼註釋中可以看到列印b的時候不是直接列印出來“Iam”而是列印出了“IamKenshin”，原因就是編譯器無法判斷字串是否結束，要解釋為什麼列印出“IamKenshin”我們需要了解a和b在記憶體中的儲存。

從圖中我們不難發現由於a佔用8個位元組，而定義完a後直接定義了b，此時分配的空間連續，b佔用3個位元組，這樣當輸出b的時候由於輸出完“Iam”之後並未遇到”\0”標記，程式繼續輸出直到遇到陣列a中的“\0”才結束，因此輸出內容為“IamKenshin”。

擴充套件--字串操作常用函式

下面簡單看一下和字元和字串相關的常用的幾個函式

//
//  main.c
//  ArrayAndString
//
//  Created by Kenshin Cui on 14-7-04.
//  Copyright (c) 2014年 Kenshin Cui. All rights reserved.
//

#include <stdio.h>

int main(int argc, const char * argv[])
{
    /*字元操作*/
    putchar('a'); //結果：a，putchar一次只能輸出一個字元
    printf("\n");
    putchar(97);//結果:a
    printf("\n");
    char a;
    a=getchar();//getchar()一次只能接收一個字元，可以接收空格、tab、回車
    printf("a=%c",a);
    printf("\n");

    /*字串操作*/
    char b[]="Kenshin";
    printf("b=%s",b);
    printf("\n");
    puts(b); //puts用於輸出單個字串，不能像printf格式化輸出，會自動新增換行
    printf("\n");
    
    char c[10];
    scanf("%s",c);//注意c沒必要寫成&c，因為c本身就代表了陣列的地址
    printf("c=%s\n",c);//注意即使你輸入的內容大於10，也能正確輸出，但是下面的gets()函式卻不行
    printf("\n");
    
    //gets()函式，注意它是不安全的，因為接收的時候不知道它的大小容易造成溢位，建議不要使用
    char d[10];
    gets(d); //gets一次只能接收一個字串，但是scanf可接收多個；scanf不能接收空格、tab，gets則可以
    printf("d=%s",d);
    printf("\n");
    
    char e[]={'K','s','\0'};
    printf("%lu",strlen(e)); //結果是：2，不是3，因為\0不計入長度
    printf("\n");
    char f[]={"Kenshin"};
    printf("%lu",strlen(f)); //結果是：7
    printf("\n");
    
    char g[5];
    strcpy(g,"hello,world!");
    printf("%s",g); //結果是：hello,即使定義的g長度為5，但是也能完全拷貝進去
    printf("\n");
    char h[5];
    char i[]={'a','b','c','\0','d','e','f','\0'};
    strcpy(h,i);
    printf("%s",h); //結果是：abc,遇到第一個\0則結束
    printf("\n");
    
    strcat(i,"ghi");
    printf("%s",i); //結果是：abcghi,注意不是abcdefghi,strcat，從i第一\0開始使用“ghi”覆蓋，覆蓋完之後加上一個\0,在記憶體中目前應該是：{'a','b','c','g','h','i','\0','f','\0'}
    printf("\n");
    
    char j[]="abc";
    char k[]="aBc";
    char l[]="acb";
    char m[]={'a','\0'};
    printf("%d,%d,%d",strcmp(j,k),strcmp(k,l),strcmp(l,m));//遇到第一個不相同的字元或\0則返回兩者前後之差，結果：32,-33,99
    printf("\n");

    return 0;
}

 

注意:

1.在Xcode中會提示gets是不安全的，推薦使用fgets()。

2.strlen()只用於計算字串長度，由於在C語言中字串使用字元陣列長度表示，所以它可以計算帶有’\0’結尾的字元陣列長度，但是它並不能計算其他型別的陣列長度。