从字符串文字初始化char数组时会发生什么？

Posted 2021-04-01

据我了解，以下代码的工作原理如下：

char* cptr = "Hello World";

“Hello World”生活在节目记忆的.rodata部分。字符串文字"Hello World"返回一个指向字符串基址的指针，或者所谓的“数组”中第一个元素的地址，因为字符在内存中顺序排列，它将是'H'。这是我的小图，因为我可视化存储在内存中的字符串文字：

0x4 : 'H'
0x5 : 'e'
0x6 : 'l'
0x6 : 'l'
0x7 : 'o'
0x8 : ' '
0x9 : 'W'
0xa : 'o'
0xb : 'r'
0xc : 'l'
0xd : 'd'
0xe : ''

所以上面的声明变成：

char* cptr = 0x4;

现在cptr指向字符串文字。我只是在编写地址。

0xa1 : 0x4

现在这段代码如何工作？

char cString[] = "Hello World";

我假设在前面的情况下，"Hello World"也会降级为'H'和0x4的地址。

char cString[] = 0x4;

我正在使用char数组的初始化时将=作为重载赋值运算符读取。据我所知，仅在C字符串的初始化时，它会将char-by-char从给定的基址开始复制到C字符串中，直到它在复制的最后一个char时命中' 0'。它还为所有字符分配足够的内存。因为重载运算符实际上只是函数，所以我认为它的内部实现类似于strcpy()。

我希望有一位经验丰富的C程序员确认我对这段代码如何工作的假设。这是我对字符串文字中的字符复制到其中后的C字符串的可视化：

0xb4 : 'H'
0xb5 : 'e'
0xb6 : 'l'
0xb6 : 'l'
0xb7 : 'o'
0xb8 : ' '
0xb9 : 'W'
0xba : 'o'
0xbb : 'r'
0xbc : 'l'
0xbd : 'd'
0xbe : ''

再一次，地址是任意的，重点是堆栈中的C字符串与内存中.rodata部分中的字符串文字不同。

我想做什么？我正在尝试使用char指针暂时保存字符串文字的基址，并使用相同的char指针（字符串文字的基址）来初始化C字符串。

char* cptr = "Hello World";
char cString[] = cptr;

我假设"Hello World"评估其基地址0x4。所以这段代码应该是这样的：

char* cptr = 0x4;
char cString[] = 0x4;

我认为它应该与char cString[] = "Hello World";没有什么不同，因为“Hello World”评估它的基地址，那就是存储在char指针中的内容！

但是，gcc给了我一个错误：

error: invalid initializer
char cString[] = cptr;
                 ^

1. 为什么不能使用char指针作为临时占位符来存储字符串文字的基址？
2. 这段代码是如何工作的？我的假设是否正确？
3. 在代码中使用字符串文字是否将基址返回到字符存储在内存中的“数组”？

答案

您对内存布局的理解或多或少是正确的。但是你遇到的问题是C中的初始化语义之一。

此处声明中的=符号不是赋值运算符。相反，它是语法，为正在实例化的变量指定初始化程序。在一般情况下，T x = y;与T x; x = y;不同。

有一种语言规则，可以从字符串文字初始化字符数组。 （在此上下文中，字符串文字不会“评估为其基址”）。没有语言规则可以从指向要复制到数组中的元素的指针初始化数组。

为什么这样的规则？ “历史原因”。

另一答案

我假设在前面的情况下"Hello World"也降级到'H'和0x4的地址。

不是真的：cString[]在内存中获得了一个全新的地址。编译器为其分配12个chars，并使用"Hello World"字符串文字的内容初始化它们。

我假设"Hello World"评估其基地址0x4。在代码中使用字符串文字是否将基址返回到字符存储在内存中的“数组”？

cString可能会在稍后转换为char*，产生其基地址，但它仍然是常规上下文中的数组。特别是，如果你调用sizeof(cString)，你将获得数组的大小，而不是指针的大小。

为什么不能使用char指针作为临时占位符来存储字符串文字的基址？

您可以。但是，一旦将字符串文字分配给char *，它就会停止成为字符串文字，至少就编译器而言。它成为一个char *指针，与其他char *指针没有什么不同。

请注意，现代C编译器将相同的字符串文字组合为优化，因此如果您编写

#define HELLO_WORLD "Hello World"
...
char* cptr = HELLO_WORLD;
char cString[] = HELLO_WORLD;

并且打开优化，编译器将消除字符串文字的重复副本。

另一答案

第二个定义char cString[] = "Hello World";是这个等价定义的简写：

char cString[12] = { 'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ' ', 'W', 'o', 'r', 'l', 'd', '' };

如果此定义作为全局范围或使用static存储发生，则cString将位于.data段中，其中包含可执行映像中的初始内容。如果它不是具有自动存储功能的范围，则编译器将为该数组分配自动存储（保留堆栈帧上的空间或等效物）并生成代码以在运行时执行初始化。