字符串与字符数组 — char *、char[]、strlen、sizeof

C 没有字符串类型。"字符串"就是以 \0 结尾的 char 数组。

本文从内存布局讲清 char * 和 char[] 的区别，以及 sizeof 和 strlen 到底在算什么。

1 字符串的本质

// "hello" 实际占 6 字节：
// 'h' 'e' 'l' 'l' 'o' '\0'

标准库函数（strlen、strcpy、printf %s）全靠 \0 判断结尾，少了它就会越界读内存。

2 char * vs char[]

2.1 字符指针 char *

char *str = "helloworld";

字面量在只读段（.rodata），str 是个指针指过去，不能改内容：

str[0] = 'H';  // 段错误

2.2 字符数组 char[]

char str2[] = "helloworld";

栈上开 11 字节，把字面量拷贝进去，可以改：

str2[0] = 'H';  // OK

2.3 区别

3 常见错误

// 错：char *strv2[] 是「字符指针数组」
char *strv2[] = "helloworld";   // 编译报错

// 字符指针数组——存多个字符串
char *names[] = {"Alice", "Bob", "Charlie"};

4 \0 终止符

'\0' = 0 = '\x00'，占 1 字节，标记字符串结尾。

char s1[] = "hello";                        // 自动补 \0，6 字节
char s2[] = {'h','e','l','l','o'};          // 不补 \0，5 字节，strlen 未定义行为
char s3[] = {'h','e','l','l','o','\0'};     // 手动补，6 字节

5 sizeof vs strlen

• sizeof：编译期运算符，返回总字节数，含 \0
• strlen：运行时函数，扫到 \0 停，返回字符个数，不含 \0

char arr[] = "helloworld";
char *ptr  = "helloworld";
char buf[32] = "hi";
char raw[] = {'A','B','C'};

sizeof(arr) = 11    strlen(arr) = 10
sizeof(ptr) = 8     strlen(ptr) = 10    // 指针大小，和字符串无关
sizeof(buf) = 32    strlen(buf) = 2
sizeof(raw) = 3     strlen(raw) = ???   // 没有 \0，未定义行为

char arr[] = "hello";
内存:  [ h ][ e ][ l ][ l ][ o ][ \0 ]

strlen → 5   数到 \0 前停
sizeof → 6   整块内存大小

6 数组退化为指针

数组传入函数后退化成指针，sizeof 拿到的是指针大小：

void foo(char str[]) {
    sizeof(str);  // 8，指针大小，不是数组大小
}

要知道缓冲区大小，额外传长度参数：

void process(const char *buf, size_t buf_size);

7 嵌入式实战

安全字符串操作：

strcpy(buf, input);                        // 不安全，溢出风险

strncpy(buf, input, sizeof(buf) - 1);
buf[sizeof(buf) - 1] = '\0';              // strncpy 不保证补 \0

snprintf(buf, sizeof(buf), "%s", input);   // 推荐，自动截断 + 补 \0

编译期算长度：

#define CMD      "AT+RST\r\n"
#define CMD_LEN  (sizeof(CMD) - 1)         // 编译期常量，免 strlen 开销

8 练习

Q1：判断对错 — char *p = "abc"; 和 char a[] = "abc"; 在内存中完全一样。

Q2：判断对错 — sizeof("hello") 的值是 5。

Q3：判断对错 — char buf[5] = "hello"; 中 buf 包含 \0。

Q4：判断对错 — void foo(char s[100]) 函数内 sizeof(s) 等于 100。

Q5：写出输出

char s1[] = "hello";
char *s2 = "hello";
char s3[10] = "hi";
printf("%zu %zu\n", sizeof(s1), strlen(s1));
printf("%zu %zu\n", sizeof(s2), strlen(s2));
printf("%zu %zu\n", sizeof(s3), strlen(s3));

Q6：找 Bug — 这段代码在 STM32 上偶尔打印乱码：

void send_greeting(void) {
    char msg[5];
    strcpy(msg, "hello");
    uart_send_string(msg);
}

Q7：const char *p 和 char * const p 的区别？

Q8：函数里能返回局部字符数组的指针吗？