C++ 基礎復習：數組與字符串深度解析

前言

本文系統整理 C++ 中數組與字符串的核心知識點，涵蓋數組定義、初始化、作為函數參數的傳遞機制、多維數組細節，以及 C 風格字符串與 std::string 對象的操作差異、轉換、常用函數，配合代碼示例與圖解，適合基礎鞏固與面試準備。

一、數組核心知識點

1. 長度計算與初始化規則

// 計算數組長度
sizeof(A) / sizeof(int);

// 靜態數組未初始化 → 元素自動為 0
static int A[10]; // 全 0

// 函數內部動態數組未初始化 → 隨機值
int A[10]; // 垃圾值

2. 基本使用限制

• 必須先定義後使用。
• 只能逐個引用元素，不能一次引用整個數組。
• 下標必須為正整數（常量/變量/表達式），不允許負數。
• 整個數組不能進行賦值、算術運算，只能操作單個元素。

3. 數組作為函數參數的傳遞機制

本質：傳遞的是數組首地址（指針），形參數組實為實參數組別名。

// 形參寫法等價
void func(int arr[]);        // 可省略長度
void func(int arr[10]);      // 長度無實際作用
void func(int *arr);         // 本質相同

• 函數調用不為形參數組分配存儲空間。
• 形參數組長度說明無實際作用，甚至可不寫。
• 風險：被調函數不知實參數組實際長度，易越界。解決：額外傳遞長度參數。

4. 多維數組作為參數

// 第一維可寫長度也可不寫，其他維必須與實參一致
void func(int arr[][3][4]);  // 正確
void func(int arr[2][3][4]); // 正確

5. 數組元素 vs 整個數組作參數

• 元素作參數：按值傳遞，與普通變量無異。
• 整個數組作參數：實際傳首地址，形參雖定義為數組形式，但內存地址相同，本質上是同一對象。

二、字符串處理全攻略

1. C 風格字符串（字符數組）

• 定義：以 '\0' (ASCII 0) 結束的字符數組。
• 判斷結束：遇到空字符即結束。
• 字符串常量：雙引號括起的字符序列，編譯器自動在末尾添加 \0。

2. 輸入輸出方式

• 流操作：cin >> str; cout << str; 一次輸入/輸出整個字符串（遇空白停止）。
• C 庫函數：gets/puts（不安全）、fgets/fputs、scanf/printf 格式化。

3. C 庫字符串處理函數 (<string.h>)

• strlen、strcpy、strncpy、strcat、strncat、strcmp、strncmp、strchr、strstr 等。
• 注意緩衝區溢出風險，優先使用 n 版本限制長度。

4. C++ std::string 對象

優勢：自動管理內存、無需手動處理 \0、支持運算符重載（賦值、連接、比較）、提供豐富成員函數。

定義與初始化

string s1;           // 空串
string s2("hello");  // 從 C 串
string s3 = "world"; // 拷貝初始化
string s4(10, 'a');  // 10 個 'a'

與 C 風格字符串轉換

string s = "hello";
const char* cstr = s.c_str();   // 轉 C 串（只讀）
char buf[20];
strcpy(buf, s.c_str());         // 複製到字符數組

常用操作

字符串對象數組

string names[3] = {"Alice", "Bob", "Charlie"};
vector vec = {"one", "two"}; // 更推薦用 vector

三、常見坑點總結

1. 數組名不是指針：雖可隱式轉換為首元素指針，但 sizeof(arr) 返回整個數組大小，而非指針大小。
2. 形參退化：函數參數中的 int arr[] 實為 int* arr，sizeof(arr) 返回指針大小。
3. 字符串結束符：C 串操作依賴 \0，strlen 不計入，sizeof 計入；string 內部不依賴 \0 但 c_str() 返回的 C 串以 \0 結尾。
4. 緩衝區溢出：使用 strcpy/strcat 時務必確保目標空間足夠，或改用 strncpy/strncat / string。
5. 多維數組參數：除第一維外，所有維度大小必須在聲明時給定，否則編譯器無法計算元素偏移。