char* 和char[]的区别

Posted 2020-10-21 二虎

转载http://blog.csdn.net/yahohi/article/details/7427724

1. 问题介绍

 

问题引入：
在实习过程中发现了一个以前一直默认的错误，同样char *c = "abc"和char c[]="abc",前者改变其内

容程序是会崩溃的，而后者完全正确。
程序演示：
测试环境Devc++
代码
#include <iostream>
using namespace std;

main()
{
   char *c1 = "abc";
   char c2[] = "abc";
   char *c3 = ( char* )malloc(3);
   c3 = "abc";
   printf("%d %d %s\n",&c1,c1,c1);
   printf("%d %d %s\n",&c2,c2,c2);
   printf("%d %d %s\n",&c3,c3,c3);
   getchar();
}   
运行结果
2293628 4199056 abc
2293624 2293624 abc
2293620 4199056 abc

参考资料：
首先要搞清楚编译程序占用的内存的分区形式：
一、预备知识—程序的内存分配
一个由c/C++编译的程序占用的内存分为以下几个部分
1、栈区（stack）—由编译器自动分配释放，存放函数的参数值，局部变量的值等。其操作方式类似于

数据结构中的栈。
2、堆区（heap）—一般由程序员分配释放，若程序员不释放，程序结束时可能由OS回收。注意它与数据

结构中的堆是两回事，分配方式倒是类似于链表，呵呵。
3、全局区（静态区）（static）—全局变量和静态变量的存储是放在一块的，初始化的全局变量和静态

变量在一块区域，未初始化的全局变量和未初始化的静态变量在相邻的另一块区域。程序结束后由系统

释放。
4、文字常量区—常量字符串就是放在这里的。程序结束后由系统释放。
5、程序代码区
这是一个前辈写的，非常详细
//main.cpp
int a=0;    //全局初始化区
char *p1;   //全局未初始化区
main()
{
   int b;栈
   char s[]="abc";   //栈
   char *p2;         //栈
   char *p3="123456";   //123456\0在常量区，p3在栈上。
   static int c=0；   //全局（静态）初始化区
   p1 = (char*)malloc(10);
   p2 = (char*)malloc(20);   //分配得来得10和20字节的区域就在堆区。
   strcpy(p1,"123456");   //123456\0放在常量区，编译器可能会将它与p3所向"123456"优化成一个

地方。
}
二、堆和栈的理论知识
2.1申请方式
stack:
由系统自动分配。例如，声明在函数中一个局部变量int b;系统自动在栈中为b开辟空间
heap:
需要程序员自己申请，并指明大小，在c中malloc函数
如p1=(char*)malloc(10);
在C++中用new运算符
如p2=(char*)malloc(10);
但是注意p1、p2本身是在栈中的。
2.2
申请后系统的响应
栈：只要栈的剩余空间大于所申请空间，系统将为程序提供内存，否则将报异常提示栈溢出。
堆：首先应该知道操作系统有一个记录空闲内存地址的链表，当系统收到程序的申请时，
会遍历该链表，寻找第一个空间大于所申请空间的堆结点，然后将该结点从空闲结点链表中删除，并将

该结点的空间分配给程序，另外，对于大多数系统，会在这块内存空间中的首地址处记录本次分配的大

小，这样，代码中的delete语句才能正确的释放本内存空间。另外，由于找到的堆结点的大小不一定正

好等于申请的大小，系统会自动的将多余的那部分重新放入空闲链表中。
2.3申请大小的限制
栈：在Windows下,栈是向低地址扩展的数据结构，是一块连续的内存的区域。这句话的意思是栈顶的地

址和栈的最大容量是系统预先规定好的，在WINDOWS下，栈的大小是2M（也有的说是1M，总之是一个编译

时就确定的常数），如果申请的空间超过栈的剩余空间时，将提示overflow。因此，能从栈获得的空间

较小。
堆：堆是向高地址扩展的数据结构，是不连续的内存区域。这是由于系统是用链表来存储的空闲内存地

址的，自然是不连续的，而链表的遍历方向是由低地址向高地址。堆的大小受限于计算机系统中有效的

虚拟内存。由此可见，堆获得的空间比较灵活，也比较大。
2.4申请效率的比较：
栈:由系统自动分配，速度较快。但程序员是无法控制的。
堆:是由new分配的内存，一般速度比较慢，而且容易产生内存碎片,不过用起来最方便.
另外，在WINDOWS下，最好的方式是用Virtual Alloc分配内存，他不是在堆，也不是在栈,而是直接在进

程的地址空间中保留一块内存，虽然用起来最不方便。但是速度快，也最灵活。
2.5堆和栈中的存储内容
栈：在函数调用时，第一个进栈的是主函数中后的下一条指令（函数调用语句的下一条可执行语句）的

地址，然后是函数的各个参数，在大多数的C编译器中，参数是由右往左入栈的，然后是函数中的局部变

量。注意静态变量是不入栈的。
当本次函数调用结束后，局部变量先出栈，然后是参数，最后栈顶指针指向最开始存的地址，也就是主

函数中的下一条指令，程序由该点继续运行。
堆：一般是在堆的头部用一个字节存放堆的大小。堆中的具体内容由程序员安排。
2.6存取效率的比较
char s1[]="aaaaaaaaaaaaaaa";
char *s2="bbbbbbbbbbbbbbbbb";
aaaaaaaaaaa是在运行时刻赋值的；
而bbbbbbbbbbb是在编译时就确定的；
但是，在以后的存取中，在栈上的数组比指针所指向的字符串(例如堆)快。
比如：
#include
voidmain()
{
char a=1;
char c[]="1234567890";
char *p="1234567890";
a = c[1];
a = p[1];
return;
}
对应的汇编代码
10:a=c[1];
004010678A4DF1movcl,byteptr[ebp-0Fh]
0040106A884DFCmovbyteptr[ebp-4],cl
11:a=p[1];
0040106D8B55ECmovedx,dwordptr[ebp-14h]
004010708A4201moval,byteptr[edx+1]
004010738845FCmovbyteptr[ebp-4],al
第一种在读取时直接就把字符串中的元素读到寄存器cl中，而第二种则要先把指针值读到edx中，在根据

edx读取字符，显然慢了。
2.7小结：
堆和栈的区别可以用如下的比喻来看出：
使用栈就象我们去饭馆里吃饭，只管点菜（发出申请）、付钱、和吃（使用），吃饱了就走，不必理会

切菜、洗菜等准备工作和洗碗、刷锅等扫尾工作，他的好处是快捷，但是自由度小。
使用堆就象是自己动手做喜欢吃的菜肴，比较麻烦，但是比较符合自己的口味，而且自由度大。

自我总结：
char *c1 = "abc";实际上先是在文字常量区分配了一块内存放"abc",然后在栈上分配一地址给c1并指向

这块地址，然后改变常量"abc"自然会崩溃

然而char c2[] = "abc",实际上abc分配内存的地方和上者并不一样，可以从
4199056
2293624 看出，完全是两块地方，推断4199056处于常量区，而2293624处于栈区

2293628
2293624
2293620 这段输出看出三个指针分配的区域为栈区，而且是从高地址到低地址

2293620 4199056 abc 看出编译器将c3优化指向常量区的"abc"

继续思考：
代码：
#include <iostream>
using namespace std;

main()
{
   char *c1 = "abc";
   char c2[] = "abc";
   char *c3 = ( char* )malloc(3);
   // *c3 = "abc" //error
   strcpy(c3,"abc");
   c3[0] = ‘g‘;
   printf("%d %d %s\n",&c1,c1,c1);
   printf("%d %d %s\n",&c2,c2,c2);
   printf("%d %d %s\n",&c3,c3,c3);
   getchar();
}   
输出：
2293628 4199056 abc
2293624 2293624 abc
2293620 4012976 gbc
写成注释那样，后面改动就会崩溃
可见strcpy(c3,"abc");abc是另一块地方分配的，而且可以改变，和上面的参考文档说法有些不一定，

而且我不能断定4012976是哪个区的，可能要通过算区的长度，希望高人继续深入解释，谢谢

 

2. 一个实例

 

[cpp] view plain copy

 

1. int *ip = new int;  
2.     char s[] = "abcd";  
3.     char* p = "abcd";  
4.       
5.     cout<<ip<<endl;  
6.     cout<<*ip<<endl;  
7.     cout<<&ip<<endl;  
8. //    s = p; //error C2440: ‘=‘ : cannot convert from ‘char *‘ to ‘char‘  
9.                 //难道s不是指向第一个字符的指针吗？  
10.     cout << s <<endl;//果然这句话输出的是abcd！  
11.     cout << *s <<endl;//但这句输出的是a！  
12.     cout << &s <<endl;  
13.     cout << (s+1) <<endl;  
14. //    cout << &(s+1) <<endl;//error C2102: ‘&‘ requires l-value  
15.     cout << *(s+1) <<endl;  
16.     cout << &s[1] <<endl;  
17.   
18.     cout << p <<endl;  
19.     cout << *p <<endl;  
20.     cout << &p <<endl;  
21.     cout << (p+1) <<endl;  
22. //    cout << &(p+1) <<endl;//error C2102: ‘&‘ requires l-value  
23.     cout << *(p+1) <<endl;  
24.     cout << &p[1] <<endl;  

输出：

相关解释：

char[]是一个数组定义，char*是指针定义，你可以看下他们的区别，对你会有帮助。
1 指针和数组的区别

（1）指针和数组的分配

  数组是开辟一块连续的内存空间，数组本身的标识符（也就是通常所说的数组名）代表整个数组，可以使用sizeof来获得数组所占据内存空间的大小（注意，不是数组元素的个数，而是数组占据内存空间的大小，这是以字节为单位的）。举例如下：
 
#include <stdio.h>

int main(void)
{
  char a[] = "hello";
  int b[] = {1, 2, 3, 4, 5};

  printf("a: %d\n", sizeof(a));
  printf("b memory size: %d bytes\n", sizeof(b));
  printf("b elements: %d\n", sizeof(b)/sizeof(int));

  return 0;
}
 

  
  数组a为字符型，后面的字符串实际上占据6个字节空间（注意最后有一个\0标识字符串的结束）。从后面sizeof(b)就可以看出如何获得数组占据的内存空间，如何获得数组的元素数目。至于int数据类型分配内存空间的多少，则是编译器相关的。gcc默认为int类型分配4个字节的内存空间。
 
（2）空间的分配

  这里又分为两种情况。

  第一，如果是全局的和静态的
  char *p = “hello”;
  这是定义了一个指针，指向rodata section里面的“hello”，可以被编译器放到字符串池。在汇编里面的关键字为.ltorg。意思就是在字符串池里的字符串是可以共享的，这也是编译器优化的一个措施。
  char a[] = “hello”;
  这是定义了一个数组，分配在可写数据块，不会被放到字符串池。

  第二，如果是局部的
  char *p = “hello”;
  这是定义了一个指针，指向rodata section里面的“hello”，可以被编译器放到字符串池。在汇编里面的关键字为.ltorg。意思就是在字符串池里的字符串是可以共享的，这也是编译器优化的一个措施。另外，在函数中可以返回它的地址，也就是说，指针是局部变量，但是它指向的内容是全局的。
  char a[] = “hello”;
  这是定义了一个数组，分配在堆栈上，初始化由编译器进行。（短的时候直接用指令填充，长的时候就从全局字符串表拷贝），不会被放到字符串池（同样如前，可能会从字符串池中拷贝过来）。注意不应该返回它的地址。

 

cout经研究得出以下结论：
1、对于数字指针如int *p=new int; 那么cout<<p只会输出这个指针的值，而不会输出这个指针指向的内容。
2、对于字符指针入char *p="sdf f";那么cout<<p就会输出指针指向的数据，即sdf f

============================================================================

如果还不是很理解，水木上也有高人对此进行解释：

 

这里的char ch[]="abc";
表示ch 是一个足以存放字符串初值和空字符‘/0‘的一维数组，可以更改数组中的字符，但是char本身是不可改变的常量。
char *pch = "abc";
那么pch 是一个指针，其初值指向一个字符串常量，之后它可以指向其他位置，但如果试图修改字符串的内容，结果将不确定。
     ______           ______      ______
ch: |abc\0 |    pch: | ◎----->  |abc\0 |
     ______           ______      ______

char chArray[100];
chArray[i] 等价于 *(chArray+i)
和指针的不同在于   chArray不是变量   无法对之赋值
另   事实上 i[chArray]  也等价于 *(chArray+i)

 

 

因此，总结如下：

1. char[] p表示p是一个数组指针，相当于const pointer,不允许对该指针进行修改。但该指针所指向的数组内容，是分配在栈上面的，是可以修改的。

2. char * pp表示pp是一个可变指针，允许对其进行修改，即可以指向其他地方，如pp = p也是可以的。对于*pp = "abc";这样的情况，由于编译器优化，一般都会将abc存放在常量区域内，然后pp指针是局部变量，存放在栈中，因此，在函数返回中，允许返回该地址（实际上指向一个常量地址，字符串常量区）；而，char[] p是局部变量，当函数结束，存在栈中的数组内容均被销毁，因此返回p地址是不允许的。

 

同时，从上面的例子可以看出，cout确实存在一些规律：

1、对于数字指针如int *p=new int; 那么cout<<p只会输出这个指针的值，而不会输出这个指针指向的内容。
2、对于字符指针入char *p="sdf f";那么cout<<p就会输出指针指向的数据，即sdf f

那么，像&(p+1)，由于p+1指向的是一个地址，不是一个指针，无法进行取址操作。

&p[1] = &p + 1，这样取到的实际上是从p+1开始的字符串内容。

 

分析上面的程序：

*pp = "abc";

p[] = "abc";

*pp指向的是字符串中的第一个字符。

cout << pp; // 返回pp地址开始的字符串：abc

cout << p; // 返回p地址开始的字符串：abc

cout << *p; // 返回第一个字符：a

cout << *(p+1); // 返回第二个字符：b

cout << &p[1];// 返回从第二个字符开始的字符串：bc