C/C++ 字符數組與字符串終結符 \0 深度解析

字符串本質：以 \0 結尾的字符數組

C 風格字符串本質是以空字符 \0 結尾的字符數組。標準庫函數（strlen、strcpy、printf("%s") 等）均通過掃描 \0 確定字符串邊界。

聲明與初始化

// 1. 靜態數組，編譯器自動補 \0
char str1[] = "Hello";          // 實際大小 6：H e l l o \0
char str2[20] = "Hello";        // 餘下填充 \0

// 2. 顯式列表初始化（需手動加 \0）
char str3[] = { 'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0' };

// 3. 指針指向字符串字面量（常量區，不可修改）
const char* p = "Hello";

內存佈局圖解

str1:  H  e  l  l  o  \0  ?  ?  ?  ...
index: 0  1  2  3  4  5   6  7  8

數組大小 ≥ 字符串長度 + 1。未初始化區域值不定（棧上），靜態/全局區自動歸零。

關鍵限制：賦值 vs 初始化

char arr[10];
arr = "Hello";      // 錯誤！數組名非左值，不可整體賦值
strcpy(arr, "Hello"); // 正確：運行期拷貝
arr[0] = 'H'; ...   // 正確：逐元素賦值

只有聲明時的初始化列表/字符串字面量才能整體賦值，因為這屬於初始化而非賦值操作。

常見陷阱與最佳實踐

1. 缺少 \0 導致越界讀取：手動構建字符串必須確保結尾 \0。
2. 緩衝區溢出：使用 strncpy、snprintf、std::string 替代不安全函數。
3. 修改字符串字面量：char* p = "Hello"; p[0] = 'h'; → 未定義行為（段錯誤）。必須用 const char* 或數組。
4. sizeof vs strlen：sizeof(arr) 含 \0，strlen(arr) 不含 \0。

現代 C++ 建議

優先使用 std::string（自動管理內存、支持嵌入 \0、豐富 API），僅在與 C API 交互、嵌入式受限環境、極致性能場景下使用字符數組。