為什么C語言里字符串有結(jié)束符，但是其他數(shù)組沒有？

電子設(shè)計聯(lián)盟

3 W; f; F# g2 ~2 d: ^; ]  v點擊上方藍色字體，關(guān)注我們
- i; m% ]- |! B. w5 z5 xC語言的字符串結(jié)束符設(shè)計是一個典型的“最小開銷換取最大靈活性”的例子。

8 {; t& f- G! G6 {; k! ]- i
通過簡單的 \0 結(jié)尾，它實現(xiàn)了高度靈活的字符串處理機制，同時也給了開發(fā)者充分的控制權(quán)。
1
4 _/ T- ^2 D& U. ~; a0 I$ d精品專欄字符串的定義與內(nèi)存管理
# m& [8 O; W' ~0 B% W在C語言中，字符串實際上是一個字符數(shù)組，但為了便于操作和函數(shù)調(diào)用，C語言使用了一個特殊的約定：字符串必須以一個空字符（即 \0，ASCII 值為 0）作為結(jié)尾。

. d; H+ i3 B4 g, t這種設(shè)計方便了諸如 strlen、strcpy 等標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)，它們都依賴于字符串以 \0 結(jié)尾來判斷字符串的結(jié)束位置。
2
  q$ i" ]1 D+ b數(shù)組的處理方式差異
5 w/ v- N  E! J. Q在C語言中，數(shù)組并沒有提供自帶的長度信息，因此一般的數(shù)組無法通過簡單的遍歷得知其長度。
1 r/ c3 i% ^, S
對于 int、float 等其他類型的數(shù)組，C并不會添加額外的結(jié)束符。
* Q; U) \$ L. P
' p6 Z# J' T/ Z) X- X- pC語言設(shè)計哲學(xué)中的一個重要特點是“讓程序員控制細節(jié)”，所以數(shù)組的長度和終止條件完全交由開發(fā)者管理。
; h6 _/ K3 v3 h: y# r1 ^1 F' A4 i
這種設(shè)計避免了內(nèi)存浪費，也更貼近硬件層面的直接操作，非常適合早期的系統(tǒng)資源受限環(huán)境。
3
8 I" N; y; a2 @5 l字符串結(jié)束符的作用和靈活性
# n+ [) r9 N" N( N/ r字符串以 \0 結(jié)束具有極大的靈活性。
* \3 c, d, Q, Q, v
例如，在C中聲明 char str[5] = "hi"; 時，字符串實際上存儲在一個包含五個字符的數(shù)組中，即存儲為{'h', 'i', '\0', '\0', '\0'}。

! h/ j9 O6 }9 ^  D2 P# J' q" v這種方式允許字符串可以在數(shù)組中占據(jù)任何長度，并且 \0 可以出現(xiàn)在任何位置，定義字符串的終止。

3 H1 n; q7 R' s% A: i這樣設(shè)計不僅節(jié)省了存儲空間，也減少了額外的計算開銷，因為程序只需要遍歷到 \0 即可。
3 ^9 J9 m$ ?) P) Z/ [4
與其他語言和類型的比較
與C++和Java等其他語言不同，C語言中沒有內(nèi)置的字符串類型或自動管理的長度機制。

例如在C++的std::string中，字符串對象有自己的長度記錄，這樣可以避免通過結(jié)束符來判斷長度。

- R9 W( H. {! X3 X& h但是C語言則保持其簡單高效的特點，避免了這種長度屬性，使用結(jié)束符實現(xiàn)了接近無額外開銷的字符串處理機制。
, y& c- C1 y  x3 _3 c4 R6 R2 N
這種設(shè)計讓C語言字符串的存儲和操作非常貼近底層硬件，更符合C語言“精簡高效”的設(shè)計理念。
5
其他數(shù)組沒有結(jié)束符的原因
5 K: ^2 D' M- B; P其他類型的數(shù)組（如 int 或 float）沒有結(jié)束符的根本原因在于：這些數(shù)組的元素在定義上可以是任何值，沒有特殊的“結(jié)束符”表示法。
8 a; y% N' \# J) w$ u+ b3 K9 }
( A8 T  k7 R6 O' k0 o  D* T* m; h例如，在一個整數(shù)數(shù)組中添加“零”并不能被視為終止標(biāo)志，因為零可能就是數(shù)組的一部分內(nèi)容。
8 \1 v, G6 R* z9 I7 [+ P! q9 r# m
即便我們定義一個“特殊值”來標(biāo)記數(shù)組結(jié)束，這樣的設(shè)計也會增加數(shù)組操作的復(fù)雜性，而且會浪費存儲空間。
6
從編譯器的角度看設(shè)計選擇
+ M% ?. J, u  S: FC編譯器在處理字符數(shù)組時會自動為字符串字面量添加一個 \0。
7 o0 C6 {' v+ n! ?+ C# S
$ J3 S, `$ t) R例如，當(dāng)我們聲明 char str[] = "Hello"; 時，編譯器會分配6個字節(jié)的內(nèi)存，其中包括 H, e, l, l, o, \0。
! w8 G2 y9 [4 j! y3 t
而對于其他類型的數(shù)組，編譯器無法預(yù)先設(shè)定結(jié)束條件，因為沒有特定的值可以標(biāo)記“數(shù)組的結(jié)尾”，因此編譯器無法自動添加一個結(jié)束符，這也是由C語言設(shè)計的“通用性”和“直接性”所決定的。
7
& l) }& ~! b2 c! e歷史原因與語言簡潔性
9 r; O9 r- ~) j& v- h3 \  BC語言最早的設(shè)計誕生于20世紀70年代，當(dāng)時的內(nèi)存資源非常寶貴，C的創(chuàng)始人Dennis Ritchie選擇了以 \0 標(biāo)記字符串結(jié)尾，因為這樣不僅節(jié)省了內(nèi)存空間（不需要額外的長度存儲），而且可以與硬件的零值對齊，快速進行內(nèi)存讀取。

相比之下，其他數(shù)據(jù)類型數(shù)組并沒有特殊的結(jié)束需求，所以沒有額外的結(jié)束標(biāo)記。
" v  A! Z/ R; x3 D: j( I. S
$ ]  u) q5 d5 y9 ~! K字符串結(jié)束符雖然在現(xiàn)今看來似乎有些“原始”，但它符合C語言的整體設(shè)計哲學(xué)：簡單、直接、讓開發(fā)者完全掌控程序的行為。


點擊閱讀原文，更精彩~