字符串类型数组的指针运算，C++如何处理这个？

Posted 2023-02-21

【中文标题】字符串类型数组的指针运算，C++如何处理这个？

【英文标题】：Pointer arithmetic on string type arrays, how does C++ handle this?

【发布时间】：2009-06-17 10:17:42

【问题描述】：

我正在学习指针，但有一个概念困扰着我。 我知道，如果您有一个指向数组的 INT 类型指针（例如“pointer1”），那么您可以用 INTS 填充该数组。如果你想寻址数组的一个成员，你可以使用指针，你可以做 pointer1 ++;遍历数组。该程序知道它是一个 INT 数组，因此它知道以 INT 大小的步长单步执行。 但是如果数组是长度可以变化的字符串呢？当您尝试使用 ++ 递增每个元素的长度不同时，它怎么知道该怎么做？

类似地，当您创建一个字符串向量并使用reserve 关键字时，如果字符串可以有不同的长度，它如何知道要保留多少？ 这可能真的很明显，但我无法解决它，它不符合我目前（可能是错误的）对指针的思考。 谢谢

【参考方案1】：

很简单。

字符串数组不同于字符串向量。

字符串数组（C 风格指针）是指向字符数组“char**”的指针数组。所以字符串数组中的每个元素的大小都是“指向字符数组的指针”，因此它可以毫无问题地遍历字符串数组中的元素。数组中的指针可以指向不同大小的内存块。

对于字符串向量，它是一个字符串对象数组（C++ 风格）。每个字符串对象都具有相同的 object 大小，但在某处包含一个指向实际存储字符串内容的内存的指针。所以在这种情况下，向量中的元素的大小也是相同的，尽管不同于“只是一个指向字符数组的指针”，允许简单的元素地址计算。

【讨论】：

这正确解释了为什么所有 std::string 对象的大小相同。但我不同意“字符串数组”表示 char*[] 而“字符串向量”表示向量。你可以有一个字符串[] 或一个向量，所以当你谈论“字符串”时，你需要明确（也许从上下文中）你的意思。

【参考方案2】：

这是因为字符串（至少在 C/C++ 中）与整数并不完全相同。如果我们在谈论 C 风格的字符串，那么它们的数组就像

char* test[3] =  "foo", "bar", "baz" ;

实际上发生的事情是“测试”是一个指针数组，每个指针都指向字符所在的实际数据。假设，随机，“测试”数组从内存地址 0x10000 开始，并且指针有四个字节长，那么我们可能有

test[0] (memory location 0x10000) contains 0x10020
test[1] (memory location 0x10004) contains 0x10074
test[2] (memory location 0x10008) contains 0x10320

然后我们可能会查看 0x10020 附近的内存位置，我们会找到实际的字符数据：

test[0][0] (memory location 0x10020) contains 'f'
test[0][1] (memory location 0x10021) contains 'o'
test[0][2] (memory location 0x10022) contains 'o'
test[0][3] (memory location 0x10023) contains '\0'

在内存位置 0x10074 附近

test[1][0] (memory location 0x10074) contains 'b'
test[1][1] (memory location 0x10075) contains 'a'
test[1][2] (memory location 0x10076) contains 'r'
test[1][3] (memory location 0x10077) contains '\0'

对于 C++ std::string 对象，情况大致相同：实际的 C++ 字符串对象不“包含”字符，因为正如您所说，字符串的长度是可变的。它实际上包含的是一个指向字符的指针。 （至少，它在 std::string 的简单实现中是这样——实际上它具有更复杂的结构来提供更好的内存使用和性能）。

【讨论】：

谢谢，你和哈维的回答真的很有帮助

【参考方案3】：

字符串数组是指向某些字符串的第一个字符的指针数组。指向 char 的指针的大小可能与指向 int 的指针大小相同。

本质上，二维数组在内存中不一定是线性的，指向的数组可以在任何地方。

【参考方案4】：

这可能看起来像迂腐，但在像 C++ 这样的轻率语言中，这很重要：在你原来的问题中，你说：

你可以做pointer1 ++;遍历数组。

Postincrement (pointer1++) 这里的语义通常错误，因为它的意思是“增加指针1，但保持表达式值在指针1的原始值”。如果不需要pointer1的原始值，可以使用pre-increment(++pointer1)，语义上就是“指针加一”的意思。

出于某种原因，大多数 C++ 教科书到处都在做后增量，教 C++ 新人的坏习惯；-)

【参考方案5】：

在 C++ 中，数组和向量总是包含固定大小的元素。字符串符合这个条件，因为你的字符串元素要么是指向存储在其他地方的空终止 c 字符串（char *）的指针，要么是普通的 std::string 对象。

std::string 对象的大小是恒定的，实际的字符串数据分配在其他地方（小字符串优化除外，但那是另一回事了）。

vector<string> a;
a.resize( 2 ); // allocate memory for 2 strings of any length.

vector<char *> b;
b.resize( 2 ); // allocate memory for 2 string pointers.

vector<char> c; // one string. Should use std::string instead.
c.resize( 2 ); // allocate memory for 2 characters (including or not the terminator).

请注意，std::vector 的 reserve() 函数只是准备让向量增长。它主要用于优化目的。您可能想使用 resize()。