C语言字符串与字符数组面试题中最易错考点详解

考点分析

对于C语言的字符串与字符数组，面试官经常会考察以下知识点：

1. 字符串与字符数组的区别和联系；
2. 字符串的初始化方式；
3. 字符串的常见操作，如拷贝、追加等；
4. 字符串的长度计算方法；
5. 字符数组的内存分配和初始化。

对于每个知识点，我们都需要熟悉其概念、实现方法和常用的注意事项。

字符串与字符数组的区别和联系

字符串是一个以'\0'结尾的字符数组，是C语言中表示文本的标准方式。而字符数组不一定以'\0'结尾，可以存储任意字符序列。

字符串和字符数组在操作和使用时有很多共同点，例如它们都可以使用下标访问单个字符，都可以进行拷贝、比较、追加等操作。但是字符串有一个特殊的标志符'\0'，使得它适合用于表示文本信息。

需要注意的是，在C语言中，可以通过修改字符数组的方式来改变字符串的内容，但是在修改时必须保证'\0'在正确的位置。

字符串的初始化方式

C语言中有多种方式来初始化字符串，常见的包括：

1. 使用字符数组初始化： char str[] = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};
2. 使用字符串常量初始化： char str[] = "hello";
3. 声明时直接初始化： char *str = "hello";

需要注意的是，第一种方式需要自己手动添加'\0'来表示字符串的结束，否则可能会导致一些奇怪的问题。

字符串的常见操作

字符串在日常编程中使用非常频繁，其中常见的操作如下：

字符串拷贝

可以使用strcpy()函数将一个字符串拷贝到另一个字符串中。例如：

char str1[20] = "hello";
char str2[20];
strcpy(str2, str1);

字符串连接

可以使用strcat()函数将两个字符串连接起来。例如：

char str1[20] = "hello";
char str2[20] = "world";
strcat(str1, str2);

字符串比较

可以使用strcmp()函数比较两个字符串大小。例如：

char str1[20] = "hello";
char str2[20] = "world";
if (strcmp(str1, str2) > 0) {
    printf("str1 > str2");
} else if (strcmp(str1, str2) < 0) {
    printf("str1 < str2");
} else {
    printf("str1 == str2");
}

需要注意的是，当两个字符串相等时，strcmp()函数返回0。

字符串的长度计算方法

C语言中没有直接获取字符串长度的函数，但是可以通过循环遍历字符数组的方式来计算字符串的长度。例如：

int strlen(char *str) {
    int len = 0;
    while (str[len] != '\0') {
        len++;
    }
    return len;
}

该函数会循环遍历字符数组，直到遇到'\0'结束，并返回字符串的长度。

需要注意的是，使用该函数时必须保证字符串以'\0'结尾，否则可能会导致一些奇怪的问题。

字符数组的内存分配和初始化

字符数组在定义时必须指定数组的大小，可以事先指定大小，也可以通过动态内存分配的方式来指定大小。

例如，静态字符数组的定义和初始化方式如下：

char str[20] = "hello";

而动态分配字符数组的方式如下：

char *str = (char*) malloc(20*sizeof(char));
if (str != NULL) {
    strcpy(str, "hello");
    free(str);
}

需要注意的是，动态分配内存后必须手动释放，否则可能会导致内存泄漏。

示例

下面是一个常见的面试题，需要我们在字符串中找到某个字符第一次出现的位置，如果找不到则返回-1。其实现方式如下：

int indexOfChar(char *str, char ch) {
    int index = -1;
    int len = strlen(str);
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        if (str[i] == ch) {
            index = i;
            break;
        }
    }
    return index;
}

该函数会遍历字符数组，找到第一个与给定字符一样的字符时，返回该位置。

例如，indexOfChar("hello world", 'o')会返回4，而indexOfChar("hello world", 'z')会返回-1。

另一个示例是将一个字符串中的所有小写字母转换为大写字母，该函数如下：

void toUpper(char *str) {
    int len = strlen(str);
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        if (str[i] >= 'a' && str[i] <= 'z') {
            str[i] = str[i] - 'a' + 'A';
        }
    }
}

该函数会遍历字符数组，找到每个小写字母并转换为对应的大写字母。

例如，toUpper("hello world")会将字符串变为"HELLO WORLD"。