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2025_2_2 C语言中字符串库函数，结构体，结构体内存对齐

article 2025/2/3 17:47:53

字符串相关库函数大多数都是需要字符串数组作为参数，因为它是可变的，但是有些参数也是不可变的const，即字符串常量。所以声明定义的时候需要区分清楚

1.strcpy

int main() {
	char p[15];
	strcpy(p, "Hello world");
	return 0;
}

strcpy()函数就是字符串复制函数，第一个参数是需要复制的内存空间，第二个参数是需要被复制的字符串值。

缺点：不能判断数组是否越界

2.strncpy

strncpy 用于将源字符串的前 n 个字符复制到目标字符串中。如果 src 的长度小于 n，则会用空字符（\0）填充 dest，直到复制的字符总数达到 n

int main() {
	char str[10];
	int size = sizeof(str) / sizeof(str[0]);
	strncpy(str, "Hello world", size - 1);
	str[size - 1] = '\0';

	return 0;
}

当需要复制的字符串长度大于给定数组空间时，只复制第三个参数给定的长度，但是最后没有空间加上\0了，所以传第三个参数时需要留一个位置存放\0。
当需要复制的字符串长度小于给定数组空间时，strcpy后面剩余的所有位置都会被设置为\0.

3.strlen

strlen函数用于计算字符串的长度。不计算\0的长度。

4.strcat

strcat函数时字符串拼接函数

int main() {
	char str[20] = "Hello ";
	strcat(str, "world");
	return 0;
}

strcat函数第一个参数是需要改变的被拼接字符数组，第二个参数是需要拼接上去的字符串值
缺点：不能判断字符数组是否越界

5.strncat

strcat函数时字符串拼接函数，但是有了越界检测的机制。
第三个参数是需要改变的字符数组还剩下多少空间
strncat 会在追加完成后自动在目标字符串的末尾添加空字符（\0），因此目标字符串始终是有效的以空字符结尾的字符串。所以设置长度时一般留一个位置存储\0

int main() {
	char c[20] = "Hello ";
	int sz = sizeof(c) / sizeof(c[0]);
	strncat(c, "world", sz - strlen(c) - 1);
	return 0;
}

6.strcmp

strcmp 按字典顺序比较两个字符串 s1 和 s2。比较是基于字符的 ASCII 值进行的，从第一个字符开始逐个比较，直到遇到不同的字符或字符串结束符（\0）为止。

int main() {
	printf("%d\n", strcmp("abc", "abd"));
	printf("%d\n", strcmp("abc", "abc"));
	printf("%d\n", strcmp("abc", "ABC"));
	return 0;
}

在这里插入图片描述
因为这个函数不会改变参数的值，即传入的都是const的字符指针
所以可以使用字符常量进行比较

7.结构体

结构体和数组都是存储数据的类型，数组存储相同数据类型的数据，结构体可以存储不同数据类型的数据。

struct student_s {
	char name[10];
	char gender;//f:female m:male
};

8.结构体的内存对齐规则

结构体的内存对齐规则非常重要，可以提高访问内存的效率

看数据类型占几个字节，内存以0开始计算
如果当前位置不是数据类型所占字节数的倍数，就需要填充字节数，以实现该变量的存储位置序号是它所占字节数的整数倍
总共的字节数是最大字节数的整数倍

typedef struct student_s {
	int num;
	char name[10];
	char gender;//f:female m:male
}stu;
int main() {
	stu stu1 ;
	printf("%zd", sizeof(stu1));
	return 0;
}

首先，num占4个字节，序号是0—3；name[10]占10个字节，数据类型是char，首地址应该存放在1的倍数位置上，即随便放，序号是4—14；gender占一个字节数据类型是char，首地址应该存放在1的倍数位置上，即随便放；最后一共占用15个字节，其中最大数据类型为int，占4个字节，所以最后的字节数应该是4的倍数，取最小是16.
在这里插入图片描述

typedef struct Test {
	int num;
	char c;
	int n[5];
	double d;
}test;
int main() {
	test te;
	printf("%zd", sizeof(te));
	return 0;
}

int num;
占用4个字节。
由于它是结构体的第一个成员，它可以从任何地址开始（通常是0）。
char c;
占用1个字节。
紧接着num之后。由于char通常不需要对齐，它可以直接跟在num后面。
填充字节
在char c和接下来的int n[5]之间，编译器可能会插入填充字节以确保n[0]（即数组的第一个元素）的地址是4的倍数。因为c位于地址4（num之后），所以编译器可能会插入3个填充字节（地址5-7）。
int n[5];
占用20个字节（5个int，每个4字节）。
从一个4字节对齐的地址开始（在这里是地址8）。
double d;
占用8个字节。
需要8字节对齐（在64位系统上通常是这样，32位系统可能只需要4字节对齐，但这里我们假设是64位系统或32位系统使用了更严格的对齐规则）。
n[4]（数组的最后一个元素）结束于地址27。为了确保double d从8字节对齐的地址开始，编译器可能会在n[4]和d之间插入填充字节。从地址28到下一个8字节对齐的地址是32（因为32是8的倍数），所以编译器会插入4个填充字节（地址28-31）。
这样，结构体的内存布局如下：