C语言——字符串指针变量与字符数组（易错分析）

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作者:

@小白创作中心

C语言——字符串指针变量与字符数组（易错分析）

引用

CSDN

https://blog.csdn.net/hjx1235/article/details/144327575

本文主要讲解C语言中字符串指针变量与字符数组的区别和使用场景。通过对比指针数组和字符指针变量在函数调用栈释放中的应用，详细解释了它们在内存管理上的差异，并通过代码示例展示了正确的内存管理方法。

一. 指针数组作main函数

首先我们先补充一个知识点：

二. 字符指针变量和指针数组

字符串的定义自动包含一个指针（指针常量）char message1[81]；为81个字符保留存储空间，并自动创建一个指针常量message1，其中包含message1[0]的地址。

也可以使用指针char *message2；现在，可以执行赋值语句，例如message2 = "this is a string"；不能使用赋值操作符复制字符串。

下面的声明有效：char *message = "abcdef"；

但是，这不是：char *message；/*指针声明*/ strcpy(message,"abcdef")；/*无效拷贝*/

该策略在这里无效，因为指针的声明仅为一个值（地址）保留了足够的空间。

char message1[81] = "this is a string;（message1的地址与this is a string的地址无关，message1=&message1[0]）

char *message2 = “this is a string”;（字符串名message2地址就是this is a string的地址）。

两者在函数调用栈释放中的应用

对比下面的两段代码：

char* GetMemory(void)
{
    char *p = "hello world";
    return p;
}
int main()
{
    char* str = NULL;
    str = GetMemory();
    printf(str);
}

char* GetMemory(void)
{
    char p[] = "hello world";
    return p;
}
int main()
{
    char* str = NULL;
    str = GetMemory();
    printf(str);
}

第一段代码运行结果：

第二段代码运行结果：

我们来观察这两个代码，其中第一个代码*p指向一个常量字符串，而常量字符串存放在常量区，函数运行完出了作用域，常量区不释放，因此能返回p。

但是我们来看第二段代码，p表示数组，存在函数栈区，函数运行完出了作用域，栈区释放，返回地址也就没用了，此时返回的指针就变成了悬空指针，再通过这个指针去访问内存（如在main函数中使用printf输出）就会导致未定义行为，可能出现程序崩溃或者输出乱码等错误情况。

改写方法，可以在函数里面用malloc函数在堆区开辟一段空间，然后在主函数用free函数释放。也可以用static修饰，来把它放在静态区。

比如：

char* GetMemory(void)
{
    static char p[] = "hello world";
    return p;
}
int main()
{
    char* str = NULL;
    str = GetMemory();
    printf(str);
}

运行结果：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
char* GetMemory(void)
{
    char* p = (char*)malloc(12 * sizeof(char));  // 为字符串分配足够的内存空间，包含'\0'
    if (p == NULL) {  // 判断内存分配是否成功
        return NULL;
    }
    strcpy(p, "hello world");  // 将字符串复制到分配的内存空间中
    return p;
}
int main()
{
    char* str = NULL;
    str = GetMemory();
    if (str!= NULL) {
        printf("%s", str);
        free(str);  // 释放通过malloc申请的内存空间
        str = NULL;  // 将指针置空，避免产生野指针
    }
    return 0;
}

使用malloc函数动态分配内存，这里为字符串"hello world"分配足够的内存空间，字符串长度为 11 个字符，再加上字符串结束标志'\0'，总共需要 12 个char类型的字节空间，所以调用malloc(12 * sizeof(char))。同时将返回的void*类型指针强制转换为char*类型指针并赋值给p。
通过if (p == NULL)判断内存分配是否成功，如果malloc函数未能成功分配内存（返回NULL），则直接返回NULL，避免后续出现对无效内存的操作。
使用strcpy函数将常量字符串"hello world"复制到通过malloc分配好的内存空间中，使得这块内存中存储了正确的要输出的字符串内容。
在调用GetMemory函数获取字符串指针后，通过if (str!= NULL)判断返回的指针是否有效（即内存分配成功），如果有效才进行后续操作，避免对可能为NULL的指针进行解引用导致程序出错。
使用printf("%s", str)按照字符串格式输出获取到的字符串内容。
调用free(str)函数释放之前通过malloc申请的内存空间，避免内存泄漏。这是因为动态分配的内存需要手动释放，否则这块内存会一直被占用，直到程序结束，多次这样的情况发生可能导致内存资源耗尽等问题。
最后将str指针置为NULL，这样可以避免后续不小心再次使用这个指针访问已经释放的内存（即产生野指针的情况），增强程序的健壮性。