C 語言深度解析：char * 與字符數組的本質區別

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C 語言深度解析：char * 與字符數組的本質區別

許多 C 語言學習者混淆 `char *`（字符指針）與 `char[]`（字符數組）。本文從內存模型、指針算術、字符串處理函數約定三個維度，徹底釐清二者的本質區別與聯繫。

核心結論先行

char[] 是數組：擁有連續內存空間，存儲字符序列，數組名是首元素地址常量（不可修改指向）。
char * 是指針：只存儲一個地址，指向某塊內存（可能是數組、堆內存、字符串字面量）。指針變量本身可修改指向。
字符串是約定：C 語言無字符串類型，約定「以 '\0' 結尾的字符序列」為字符串。`printf`、`strlen` 等函數要求傳入符合此約定的 `char *`。

內存模型對比

字符數組 `char str[] = "hello";`

棧內存布局：
地址:  0x7ffe...  0x7ffe...+1  0x7ffe...+2  0x7ffe...+3  0x7ffe...+4  0x7ffe...+5
內容:    'h'         'e'          'l'          'l'          'o'          '\0'
str   →  首元素地址（常量，不可修改）
sizeof(str) = 6

數組在棧上分配 6 字節，內容可修改（`str[0] = 'H'` 合法）。

字符指針 `char *p = "hello";`

棧內存：          只讀數據段（.rodata）：
p (8字節)  ──────→  'h' 'e' 'l' 'l' 'o' '\0'
sizeof(p) = 8 (64位系統)

指針 `p` 在棧上，指向只讀段的字符串字面量。**嘗試修改 `p[0] = 'H'` 導致未定義行為（通常崩潰）。**

動態分配 `char *p = malloc(6); strcpy(p, "hello");`

指針指向堆內存，內容可修改，用完需 `free(p)`。

指針算術差異

int arr[5] = {1,2,3,4,5};
int *pi = arr;
pi++;  // pi 增加 sizeof(int) 字節，指向下一個 int

char str[] = "hello";
char *pc = str;
pc++;  // pc 增加 sizeof(char) = 1 字節，指向下一個字符

指針類型決定了指針算術的步長（`sizeof(類型)`），這是類型系統賦予指針的語義。

字符串函數的「約定大於配置」

C 標準庫函數（`strlen`、`strcpy`、`printf("%s")` 等）的規約是：

參數 `char *s` 必須指向一個以 '\0' 結尾的字符序列。

函數內部只是從起始地址逐字節遍歷，直到遇到 '\0'。因此：

傳入 `char[]` 合法（數組名退化為首元素地址）。
傳入指向字符串字面量的 `char *` 合法。
傳入指向無 '\0' 結尾的字符數組的 `char *` → **未定義行為**（越界讀取）。
傳入未初始化的 `char *` → **災難**。

常見陷阱與最佳實踐

場景	正確做法	錯誤示例
需要修改字符串內容	`char str[] = "hello";` 或 `malloc` + `strcpy`	`char *p = "hello"; p[0]='H';`
函數參數接收字符串	`void func(const char *s)`	`void func(char *s)` 並嘗試修改
返回動態分配字符串	文檔註明「調用者負責 free」	返回棧上數組地址
字符串字面量	賦值給 `const char *`	賦值給 `char *`（C++ 編譯器會報錯，C 僅警告）