消失的字符串——c語言函數中的數據存儲方式以及字符串實現

        事情是這樣的，最近在學習翁老師的Mooc之C語言程序設計，插一句，真的是好老師，講的真的太好了，在c裏的字符串這裏，翁老師演示了一個小程序，大概代碼以下，無非就是想給咱們說明c語言的scanf讀入字符串是遇到空格、Tab和回車爲止，而且會在結尾自動加上表示字符串結束的‘\0’，而後想給咱們演示若是出現字符數組越界會怎樣？！就出現了以下的示例：

#include <stdio.h>
 
int main()
{
 char word[8];
 char word2[8];
 scanf("%s",word);
 scanf("%s",word2);
 printf("%s##%s\n",word,word2);
 
 return 0;
}

                            

        如上就是程序運行結果，有沒有以爲很神奇，反正當時我是震驚了，WoW，太難以想象了，這究竟發生了什麼，老師也留下了這個疑問給咱們，留下咱們苦苦思索，可是百思不得其解，天哪，還好老師給了一個小提示，這和c語言中的數據在計算機中的存放方式有關。

        因而我開始思考，我仿照翁老師的作法，反正c語言提供了這樣的工具——指針，咱們就輸出地址來看看，我也是知道的，函數在計算機中是經過堆棧的方式來實現的，數據就是經過堆棧來保存，堆棧是很重要的數據結構，其有一個很重要的特性，FILO，後進先出。我增長了輸出字符數組每一個元素的地址的代碼，以下：

#include <stdio.h>
int main()
{
 char word[8];
 char word2[8];
 scanf("%s",word);
 scanf("%s",word2);
 printf("%s##%s\n",word,word2);
 
 printf("%p\n",word);
 printf("%p\n",word2);
 printf("\n");
 
 int i;
 for(i=0;i<8;i++){
  printf("%p\n",&word[i]);
 }
 printf("\n");
 for(i=0;i<8;i++){
  printf("%p\n",&word2[i]);
 }
 
 return 0;
}

                                    

        看到了輸出地地址後，加上草圖，一切都簡單明瞭了，總結以下：

        在32位的架構下（我是在32位下編譯的，其實在64位下沒有出現這個狀況，那是由於64位下存儲字大小又不一樣了，其實我還不太解釋的明白，留一個問號？？？可是經過相同程序的運行，咱們可以發現不一樣，word和word2之間的地址差爲16個字節，當我將字符數組大小擴大爲20時，地址差是按一個存儲字增長的，那64位的存儲字就應該爲16字節，這也確實符合計算機組成裏講的對齊的方式存儲），由於函數是經過堆棧來存儲變量的，是高地址向低地址存儲，咱們能夠把一個字符數組想成一個存儲字，在字內是順序存儲的，就是從低地址向高地址，而存儲字間是則是堆棧的順序，是一種小端存放的方式，這裏，word和word2當作指針是const的，是不變的，當scanf讀入第一個12345678‘\0’字符串的時候是從word所指的位置向高地址依次寫入，雖然越界到了規定的位置之外，可是c語言並無提供有效的機制，即便這是不安全的，可是咱們依然能夠作，能夠順利的寫入，而後讀入第二個12345678‘\0’字符串的時候，一樣的方式，從word2所指向的位置向高地址寫入，很不幸的是，在定義字符數組的時候大小就決定了，而且是連續的分配的內存空間，因此寫入到8的時候，其實就用完了定義的word2的數組大小，可是字符串末尾還有結束字符'\0'，雖然是不安全的，可是c語言的編譯器不會發現，所以'\0'被繼續寫到了接下來連續的地址中，就是word所指向的位置，寫入就將原來的1所覆蓋，讀入就ok了，接下來是打印，首先先打印word所指向的字符串，第一個已經從新寫入了，恰好是字符串結束字符，所以什麼也不輸出，而後是打印word2所指向的字符串，打印1.。。。一直要到'\0'纔會認爲是字符串的結束，因此就打印出了12345678‘\0'，說到這裏，我也就基本明白了字符串消失之謎的真相，用柯南的話，真相永遠只有一個！

        哦，原來是這樣，果真不是我不明白，而是我並不知道，計算機的世界真的很精彩，並且頗有意思，等着我，我必定要好好看看。