C 語言字符串常量與字符數組本質區別：為何 char *s = "test" 不可修改而 char s[] = "test" 可修改

C 語言字符串存儲機制深度解析：字面量常量區 vs 棧區數組的生死對決

初學者常困惑：同樣是 "test"，為何 char *s = "test"; s[1] = 'E'; 崩潰，而 char s[] = "test"; s[1] = 'E'; 正常？本文從編譯器、鏈接器、運行時內存佈局三個層面徹底講透這一核心知識點。

現象對比

// 情況 1：字符串字面量指針
char *s1 = "test";
s1[1] = 'E';  // 💥 段錯誤 / 訪問違例

// 情況 2：字符數組初始化
char s2[] = "test";
s2[1] = 'E';  // ✅ 正常，s2 變為 "tEst"

內存佈局本質區別

編譯器與鏈接器視角

• 字面量合並：編譯器優化，相同字符串字面量在只讀區僅存一份。char *a = "test"; char *b = "test"; 可能 a == b。
• 數組獨立副本：每次進入作用域，編譯器生成代碼將 "test" 字節逐個拷貝到棧上分配的數組空間，互不干擾。
• 常量傳播：優化級別高時，編譯器可能直接將 s1[1] 替換為常量 'e'，但寫入操作仍觸發硬件異常。

最佳實踐準則

1. 只讀訪問用指針：const char *s = "test"; 加 const 讓編譯器攔截寫入嘗試。
2. 需修改用數組：char s[] = "test"; 或動態分配 char *s = strdup("test"); (記得 free)。
3. 函數參數：接收字符串參數統一用 const char *，內部需修改則拷貝副本。

進階驗證實驗

#include 
int main() {
    char *s1 = "test";
    char s2[] = "test";
    
    printf("s1 addr: %p (rodata)\n", (void*)s1);
    printf("s2 addr: %p (stack)\n", (void*)s2);
    printf("sizeof(s1)=%zu, sizeof(s2)=%zu\n", sizeof(s1), sizeof(s2));
    
    // 驗證字面量合並
    char *s3 = "test";
    printf("s1==s3? %s\n", s1==s3 ? "yes (merged)" : "no");
    
    return 0;
}

輸出將直觀展示地址差異、大小差異、字面量合並行為。