Linux C/C++学习4：关于字符串常量的几个基础问题

• • 1. 相同字符串常量的地址是否相同？
  • 2. 指针形式的字符串常量（char *）可以更改吗？
  • 3. 数组形式的字符串常量（char []）可以更改吗？
  • 4. 动态申请内存的字符串（malloc）可以更改吗？
  • 5. 参考文献

• 源码

// File: strdemo1.c
#include 
char *a = "hello world";
char c[] = "hello world";
int main(int argc, char *argv[])
{
	char *b = "hello world";
    printf("ap=%p, bp=%p, a%sbn", a, b, ((a==b)? "==": "!="));
    char d[] = "hello world";
    printf("cp=%p, dp=%p, c%sdn", c, d, ((c==d)? "==": "!="));
	return 0;
}

• 执行

root@ubuntu:/opt/constval# gcc -Wall -g strdemo1.c -o strdemo1
root@ubuntu:/opt/constval# ./strdemo1 
ap=0x55995a62d004, bp=0x55995a62d004, a==b
cp=0x55995a62f010, dp=0x7fffdebdfa8c, c!=d

• 结论
  (1) 指针形式的字符串常量（*a 和 *b）：地址相同，指向同一段存储空间，即仅存储一份相同的字符串。
  (2) 数组形式的字符串常量（c[] 和 d[]）：地址不同，指向不同的存储空间，即存储了两份相同的字符串。

• 源码

// File: strdemo2.c
#include 
char *a = "hello world";	// 已初始化
char *b;					// 未初始化
int main(int argc, char *argv[])
{
	*a = "get out";   		// compile [-Wint-conversion] and execute Segmentation fault
	// *(a+3) = '-';     	// compile normal and execute Segmentation fault
	// *a = 123;         	// compile normal and execute Segmentation fault
	// *a = 't';         	// compile normal and execute Segmentation fault
	
	// *b = "get out";   	// compile [-Wint-conversion] and execute Segmentation fault
	// *(b+3) = '-';     	// compile normal and execute Segmentation fault
	// *b = 123;         	// compile normal and execute Segmentation fault
	// *b = 't';         	// compile normal and execute Segmentation fault

	// printf("++ap=%p, ", ++a);	// normal
	// printf("++ac=%sn", a);		// normal
	// printf("++bp=%p, ", ++b);	// normal (++bp=0x1, because *b is uninitialized)
	// printf("++bc=%sn", b);		// compile normal and execute Segmentation fault
	
	return 0;
}

• 执行
  执行结果参见源码中的注释，读者可以自行验证每一行。例如"*a = “get out”; //compile [-Wint-conversion] and execute Segmentation fault"，即编译时报 [-Wint-conversion] 警告，执行时报Segmentation fault，如下所示。

root@ubuntu:/opt/constval# gcc -Wall -g strdemo2.c -o strdemo2
strdemo2.c: In function ‘main’:
strdemo2.c:6:5: warning: assignment to ‘char’ from ‘char *’ makes integer from pointer without a cast [-Wint-conversion]
    6 |  *a = "get out";   // compile [-Wint-conversion] and execute Segmentation fault
      |     ^
root@ubuntu:/opt/constval# ./strdemo2
Segmentation fault (core dumped)

• 结论
  (1) 无论 char * 是否初始化，在编译时，输入int型、char型无警告，输入字符串型报[-Wint-conversion]警告；在执行时，均会报Segmentation fault错误。
  (2) 指针形式的字符串常量存放在不可以更改的静态内存存储区域，更改其指向的任何数据都是不允许的。
  (3) 指针本身是一个变量，单独预留一个存储位置，用于存储字符串常量的地址（指向首字符地址），可进行++a等类似的操作。

• 源码

// File: strdemo3.c
#include 
char c[12] = "hello world";
int main(int argc, char *argv[])
{
    printf("cp=%p, cv=%sn", c, c);

	c[5] = '-';							// normal
    printf("cp=%p, cv=%sn", c, c);
    *(c+5) = '&';						// normal
    printf("cp=%p, cv=%sn", c, c);
    
    *c = "get out";						// compile [-Wint-conversion] and execute normal
    printf(""get out" pointer is %pn", "get out");
    printf("cp=%p, cv=%sn", c, c);

	// *(++c) = '#';					// compile error: lvalue required as increment operand
	
	return 0;
}

• 执行

root@ubuntu:/opt/constval# gcc -Wall -g strdemo3.c -o strdemo3
strdemo3.c: In function ‘main’:
strdemo3.c:16:8: warning: assignment to ‘char’ from ‘char *’ makes integer from pointer without a cast [-Wint-conversion]
   16 |     *c = "get out";
      |        ^
root@ubuntu:/opt/constval# ./strdemo3
cp=0x557291653010, cv=hello world
cp=0x557291653010, cv=hello-world
cp=0x557291653010, cv=hello*world
"get out" pointer is 0x557291651012
cp=0x557291653010, cv=ello&world

• 结论
  (1) 用字符串常量初始化的数组（char []）可以更改，因为它不是存放在不可更改的内存区域。
  (2) 对于 *c = “get out” 进一步说明：*c 实际上指向的是c[12]的第一个字符，将 “get out” 赋值给 *c时，强制将其地址0x557291651012截取后两位，即char型0x12，赋值给c[12]的第一个字符。因为0x12在ASCII码表中对应的是控制字符，即非打印字符，所以其输出为ello&world。
  (3) 编译器会把数组名c看作是数组首元素的地址&c[0]的同义词，即c是个地址常量。可以用c+1来标识下一个元素，但不能使用++c；c[12]在计算机内存中被分配一个有12个元素的数组（其中每个元素对应一个字符，还有一个附加的元素对应结束的空字符’’），每个元素都被初始化为相应的字符；通常，被引用的字符串存储在可执行文件的数据段部分，当程序被加载到内存中时，字符串也被加载到内存中，把被引用的字符串复制到数组中。

• 源码

// File: strdemo4.c
#include 
#include 
int main(int argc, char *argv[])
{
    char *a = "hello world";
    char *b = NULL; 
    if ((b = (char *)malloc(sizeof(char) * 12)) == NULL)
    {
        perror("malloc fail!");
        return -1;
    }
    while(*a != '') *b++=*a++;
    *b = '';
    b -= 11;

    printf("bp=%p, bc=%sn", b, b);
    *(b+5) = '-';
    printf("bp=%p, bc=%sn", b, b);

    free(b);
    return 0;
}

• 执行

root@ubuntu:/opt/constval# gcc -Wall -g strdemo4.c -o strdemo4
root@ubuntu:/opt/constval# ./strdemo4
bp=0x559b61db72a0, bc=hello world
bp=0x559b61db72a0, bc=hello-world

• 结论
  (1) 用动态申请的方法给一个字符串赋值，那么该字符串在程序运行过程中的值依然可以修改。

1. 《C语言字符串定义》
2. 《gcc_warning:assignment makes integer from pointer without a cast》
3. 《ASCII码字符对照表》