1. Einführung
Die C‑Sprache wird heute noch in den Bereichen Systemprogrammierung und Embedded‑Programmierung breit eingesetzt. In dieser Sprache sind Strings und Arrays Schlüsselelemente zur Datenverwaltung. Beim Erlernen von C ist das Verständnis der besonderen Spezifikation, dass Strings als „Arrays von Zeichen“ behandelt werden, unvermeidlich.
Dieser Artikel taucht tief in die grundlegenden Konzepte von Strings und Arrays in C ein und zielt darauf ab, häufige Fragen von Anfängern und fortgeschrittenen Programmierern zu den „Unterschieden und Beziehungen zwischen Strings und Arrays“ zu beantworten.
Anhand konkreter Programmbeispiele behandeln wir außerdem, wie man Arrays und Strings deklariert, die grundlegenden Funktionen zur String‑Manipulation und wichtige Aspekte der Speicherverwaltung. Das hilft Ihnen, sicherer und effizienter mit Strings in C zu arbeiten.
2. Grundlagen von Arrays
Arrays in C zu verstehen ist die Grundlage der String‑Manipulation. In diesem Abschnitt erklären wir das Konzept und die Verwendung von Arrays.
Was ist ein Array?
Ein Array ist eine Struktur, die Daten desselben Typs in zusammenhängenden Speicherbereichen speichert. Zum Beispiel ermöglicht die Deklaration eines int‑Arrays die gleichzeitige Handhabung mehrerer Ganzzahlen. In C deklariert man ein Array wie folgt:
int numbers[5]; // An array to store 5 integers
Dieser Code deklariert ein Integer‑Array namens numbers und reserviert Speicher für 5 Ganzzahlen. Auf jedes Element greift man über einen Index zu.
Deklaration und Initialisierung von Arrays
Man kann ein Array gleichzeitig mit seiner Deklaration initialisieren. Initialisierung bedeutet, Anfangswerte bereits bei der Deklaration zu setzen.
int numbers[5] = {1, 2, 3, 4, 5}; // Declaration and initialization of an array
Hier speichert das numbers‑Array die Ganzzahlen von 1 bis 5 in Reihenfolge. Wenn man die Initialisierung weglässt, enthält das Array undefinierte Werte (Garbage‑Daten aus dem Speicher).
Speicherlayout und Zugriff auf Arrays
In C werden Arrays in zusammenhängendem Speicher abgelegt. Zum Beispiel reserviert die Deklaration int numbers[5] aufeinanderfolgende Speicherstellen für numbers[0] bis numbers[4].
Auf Elemente greift man über Indizes zu, beginnend bei 0 bis zur Größe minus 1.
printf("%d", numbers[0]); // Print the first element of the array
Durch die Verwendung von Arrays kann man mehrere Datenobjekte desselben Typs unter einer Variablen verwalten und effizient mit ihnen arbeiten.
3. Grundlagen von Strings
In C sind Strings nicht nur Zeichenketten – sie werden als spezielle Arrays behandelt. Dieser Abschnitt erklärt die Bestandteile und die Manipulation von Strings in C.
Was ist ein String?
In C wird ein String als Zeichen‑Array mit einem abschließenden Null‑Zeichen (' ') am Ende dargestellt. Dieses Null‑Zeichen markiert das Ende des Strings und spielt eine entscheidende Rolle bei String‑Operationen.
Zum Beispiel kann man einen String folgendermaßen definieren:
char greeting[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ' '};
Hier speichert das greeting‑Array die 5 Zeichen „Hello“ und anschließend ein Null‑Zeichen. In C werden Strings durch das Vorhandensein von ' ' am Ende erkannt.
Deklaration und Initialisierung von Strings
Man kann Strings direkt als Zeichen‑Arrays initialisieren. Üblicherweise verwendet man dafür String‑Literale bei Deklaration und Initialisierung:
char greeting[] = "Hello";
Bei dieser Form fügt der Compiler automatisch das Null‑Zeichen hinzu, sodass die Größe des greeting‑Arrays 6 beträgt (5 Zeichen + Null). Ignoriert man das Null‑Zeichen, kann das zu falschen Ergebnissen führen.
String‑Literale vs. Zeichen‑Arrays
In C sind String‑Literale und Zeichen‑Arrays ähnlich, aber unterschiedlich. Ein String‑Literal wird als const char* deklariert und ist unveränderlich.
const char *greeting = "Hello"; // String literal
Ein Zeichen‑Array hingegen kann wie ein normales Array verändert werden. Zum Beispiel erlaubt char greeting[] = "Hello"; Änderungen seiner Elemente.
greeting[0] = 'h'; // Change "Hello" to "hello"
Das Verständnis des Unterschieds hilft bei der Speicherverwaltung und verhindert Fehler.
