目次
1. 前言
C 語言在系統開發與嵌入式開發的現場仍然被廣泛使用。其中「char 陣列」是處理字串最基本且重要的語法要素之一。 C 語言沒有標準的字串型別。相反地，使用字元陣列（char 陣列）來表示字串。這對初學者來說並不直觀，因此對 char 陣列的理解常常成為學習 C 語言的一大障礙。 此外，如果不了解 char 陣列與 char 指標（char*）的區別，以及空字元（�）的存在等細節規格，會成為意外錯誤的原因。 本文聚焦於「C 語言 char 陣列」這一主題，從基本用法到進階技巧，以及常見錯誤的避免方法，皆以易於理解的方式說明。 想要正式學習 C 語言，或是想複習 char 陣列的讀者，請務必看到最後。下一章將先說明 char 陣列的定義與基本機制。2. 什麼是 char 陣列？
在 C 語言中，「char 陣列」是用來一次儲存多個字元（char 型）的陣列。這是處理字串的基本結構。什麼是 char 型？
在 C 語言中，char 型是用來表示單一字元的資料型別。例如，可以這樣定義單一字元變數。char c = 'A';'A' 這樣被單引號包住的單一字元，即被定義為 char 型。char 陣列的基本語法
要儲存多個字元，使用char 型的陣列。可如下定義：char str[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ' '};"Hello" 這個 5 個字元的字串加上空字元（），共佔用 6 個字元的記憶體空間。空字元（’ ‘）的重要性
在 C 語言中，為了表示字串的結尾，使用空字元' '。若缺少此符號，字串操作函式將無法正確執行，可能會產生預期外的行為。char str[] = "Hello"; // 自動在結尾加入 ' '' '。陣列的大小與注意事項
使用 char 陣列時，基本上要確保 所需字元數 + 1（空字元） 的大小。若將字串指派給大小不足的陣列，會導致 緩衝區溢位，甚至使程式異常終止。
3. char 陣列的宣告與初始化
要使用 char 陣列，首先需要 適當的宣告與初始化。在此將說明 C 語言中 char 陣列的基本宣告方式、初始化方法，以及動態記憶體的使用。靜態宣告與初始化
最基本的方法是明確指定陣列大小進行宣告，並逐一字元初始化。char str[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ' '};str 可以作為 "Hello" 這樣的字串來使用。重要的是，必須在末尾包含 ' '。使用字串常值的初始化
在 C 語言中，也可以使用以下方式以字串常值進行簡易初始化。char str[] = "Hello";"Hello" + ' ' 的 6 個字元。若想修改字串內容，只要先以 char 陣列宣告，即可安全地進行寫入。指定大小後代入常值
雖然可以在指定陣列大小的同時，以字串常值進行初始化，但 必須注意尺寸不足。char str[5] = "Hello"; // ❌ 錯誤的原因（尺寸不足）"Hello" 需要 5 個字元加上 1 個字元（’ ‘）共計 6 個字元。因此，至少需要 char str[6]。使用動態記憶體配置（malloc）
若想更彈性地處理字串，可使用malloc 來動態配置 char 陣列。#include <stdlib.h>
#include <string.h>
char* str = malloc(6 * sizeof(char));
strcpy(str, "Hello");free(str); 釋放記憶體。4. 字串操作
在 C 語言中，使用char 陣列 進行字串操作時，通常會利用標準函式庫的函式。此處將說明基本的字串操作函式及其用法，並附具體範例。字串的複製：strcpy
strcpy 是將一個字串複製到另一個 char 陣列的函式。#include <string.h>
char src[] = "Hello";
char dest[10];
strcpy(dest, src);dest 未確保足夠的大小，會導致緩衝區溢位。大小應確保為要複製的字串長度加 1（空字元）。字串的串接：strcat
strcat 會將兩個字串串接。將第 2 個參數的內容加到第 1 個參數的末端。#include <string.h>
char str1[20] = "Hello";
char str2[] = " World";
strcat(str1, str2);str1 會變成 "Hello World"。同樣地，前提是第 1 個參數的陣列必須有足夠的空間容納串接後的整體大小。取得字串長度：strlen
strlen 函式會回傳字串的長度（不含空字元的字元數）。#include <string.h>
char str[] = "Hello";
int len = strlen(str); // len = 5字串比較：strcmp
要比較兩個字串是否相同，請使用 strcmp。#include <string.h>
char str1[] = "Hello";
char str2[] = "World";
if (strcmp(str1, str2) == 0) {
// 相等
} else {
// 不相等
}字串搜尋：strchr與strstr
要搜尋特定字元或子字串，可使用以下函式。#include <string.h>
char str[] = "Hello World";
// 字元搜尋
char *ptr1 = strchr(str, 'o'); // 指向第一個 'o' 的指標
// 子字串搜尋
char *ptr2 = strstr(str, "World"); // 指向 "World" 起始位置的指標NULL。5. char陣列與指標的差異
在 C 語言中處理字串時，char陣列與char指標（char*）看似相似，實際上具有不同的性質。正確理解這些差異，可防止記憶體誤用與意外的錯誤。宣告的差異
首先來看看宣告方式的差異。char str1[] = "Hello"; // char陣列
char *str2 = "Hello"; // char指標str1是具有實體的陣列，在記憶體上會分配 6 位元組（”Hello” + ‘\0’）。另一方面，str2是指向儲存字串常量的記憶體區域的指標。可寫性的差異
作為 char 陣列的str1，可以自由修改陣列內的字元。str1[0] = 'h'; // OKchar* str2 = "Hello"; 這樣以指標存取字串常量時，修改其內容屬於未定義行為。str2[0] = 'h'; // ❌ 未定義行為（可能導致執行時錯誤）記憶體結構的差異
char陣列是在堆疊上分配的局部實體。char指標可能指向常數區域（唯讀）或堆積區域（如 malloc 等），雖較具彈性，但使用記憶體時需特別留意。
取得大小的差異
對於陣列，sizeof(str1) 會回傳陣列的整體位元組數。char str1[] = "Hello";
printf("%lu", sizeof(str1)); // → 6（含 '\0'）sizeof(str2) 會回傳指標本身的大小（通常 4~8 位元組），因此無法用於取得陣列大小。char *str2 = "Hello";
printf("%lu", sizeof(str2)); // → 8（64 位元環境）
總結：使用分別的要點
| 項目 | char陣列 | char指標 |
|---|---|---|
| 內容的變更 | 可 | 原則不可（字串常量時） |
| 大小取得 | sizeof() 可精確取得 | 需要使用 strlen() 等 |
| 寫入用途 | 適合 | 不適合（唯讀） |
| 彈性 | 固定大小 | 彈性高，但需注意 |
6. 傳遞 char 陣列給函式的方式
在 C 語言中，將陣列傳遞給函式時，會使用「指標傳遞」而非「值傳遞」。這是char 陣列 也同樣的情況，傳遞時會傳遞陣列的起始位址（指標）。 了解這個機制，在函式之間操作字串或修改內容時非常重要。基本範例：將 char 陣列作為參數傳遞
#include <stdio.h>
void printString(char str[]) {
printf("字串: %s
", str);
}
int main() {
char greeting[] = "Hello";
printString(greeting);
return 0;
}printString 函式的參數傳遞為 char[] 型別，但實際上會以 char* 形式接收。也就是說，char str[] 等同於 char *str。修改內容的函式
在函式內修改陣列內容時，也可以透過傳遞的位址直接操作資料。#include <stdio.h>
void toUpperCase(char str[]) {
for (int i = 0; str[i] != ' '; i++) {
if ('a' <= str[i] && str[i] <= 'z') {
str[i] = str[i] - ('a' - 'A');
}
}
}
int main() {
char text[] = "hello world";
toUpperCase(text);
printf("%s
", text); // 輸出: HELLO WORLD
return 0;
}陣列大小的管理
在 C 語言中，將陣列傳遞給函式時，不會同時傳遞大小資訊。因此，為了安全操作，最好將大小作為參數一起傳遞。void printChars(char str[], int size) {
for (int i = 0; i < size; i++) {
printf("%c ", str[i]);
}
printf("
");
}strlen 函式動態取得字串長度也是常見做法。但請注意，對未以 NUL 結尾的陣列不要使用。使用 const 的唯讀參數
如果在函式內不修改字串，建議使用const char* 來明示為唯讀。void printConstString(const char *str) {
printf("%s
", str);
}7. 實作範例：字串的逆序顯示
在此，我們將活用迄今學到的char 陣列 知識，實際製作一個 將字串逆序顯示的程式。目的
將使用者輸入的字串，從末端向開頭逐一輸出每個字元。這對於 陣列操作、字串長度取得、迴圈處理的練習 非常有效。範例程式碼
#include <stdio.h>
#include <string.h>
void printReversed(char str[]) {
int len = strlen(str);
for (int i = len - 1; i >= 0; i--) {
putchar(str[i]);
}
putchar('n');
}
int main() {
char text[100];
printf("請輸入字串：");
fgets(text, sizeof(text), stdin);
// 移除換行字元（fgets 使用時的對策）
size_t len = strlen(text);
if (len > 0 && text[len - 1] == 'n') {
text[len - 1] = '\0';
}
printf("逆序顯示結果：");
printReversed(text);
return 0;
}說明
fgets函式可用於安全取得包含空白的字串。- 也別忘了移除輸入末端附加的
' '（換行字元）。 strlen()用於取得字串長度，並在逆序迴圈中逐一顯示每個字元。
執行範例
請輸入字串：OpenAI
逆序顯示結果：IAnepO應用提示
此處理可應用於字串的回文判斷、堆疊結構的理解等，對於學習演算法的應用也很有幫助。另外，也可以使用指標運算進行改寫，成為更高階的練習題材。8. 常見錯誤與其對策
在 C 語言中處理char 陣列 時，從初學者到高手都容易陷入的陷阱有幾個。此處將具體說明 常見錯誤及其防止與解決措施。1. 忘記加入 null 終止字元（�）的情況
最常見的錯誤之一是忘記在字串末尾加入 null 字元（�）。char str[5] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'}; // ❌ 末尾缺少'�'
printf("%sn", str); // 未定義的行為char str[6] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '�'}; // ✅ 正確2. 緩衝區大小不足
strcpy 與 strcat 等函式中，若 目標陣列的大小不足，會導致記憶體破壞（緩衝區溢位）。char str1[5];
strcpy(str1, "Hello"); // ❌ 陣列大小5卻拷貝6個字元- 在目標端 確保足夠的大小（例如：「字元數 + 1」）
- 也可考慮使用更安全的
strncpy
char str1[6];
strncpy(str1, "Hello", sizeof(str1) - 1);
str1[5] = '�'; // 為保險起見，明確在末尾加入 null 字元3. 修改字串常量
char *str = "Hello"; 這樣宣告的指標，可能指向不可寫入的區域。若對其寫入，會在執行時發生錯誤。char *str = "Hello";
str[0] = 'h'; // ❌ 執行時發生 Segmentation faultchar str[] = "Hello"; // ✅ 宣告為可寫入的陣列
str[0] = 'h';4. 忘記處理 fgets 的換行字元
使用fgets 取得字串時，需要注意末尾會保留換行字元（n）。fgets(str, sizeof(str), stdin);
// str 會包含類似 "Hellon�" 的內容size_t len = strlen(str);
if (len > 0 && str[len - 1] == 'n') {
str[len - 1] = '�';
}5. 混淆指標與陣列
因為外觀相似，若混淆使用char* 與 char[]，可能導致未定義行為。需要注意 取得大小 (sizeof) 的差異以及 可寫性差異。9. 總結
在本文中，我們對「C 語言的 char 陣列」從基礎到應用逐步說明。最後，回顧本文內容，並介紹未來學習的指引。本文學到的內容
- char 陣列的角色與宣告方式 在 C 語言中沒有字串型別，處理字串需要使用 char 型的陣列。
- 字串字面值與空字元（
�）的重要性 要表示字串，必須在結尾加上空字元。 - 使用標準函式庫函式進行字串操作 使用
strcpy、strcat、strlen、strcmp等，即可有效處理字串。 - char 陣列與 char 指標的差異 陣列與指標看似相似卻不同，在記憶體結構與是否可寫入等方面有明顯差異。
- 將陣列傳遞給函式時的方式與安全性考量 陣列實際上會以指標形式傳遞，因此在寫入與大小管理上需要注意。
- 透過實作範例與常見錯誤鞏固理解 透過實際程式碼的應用與錯誤處理方法，學習了更貼近實務的使用方式。
對未來學習的建議
了解 char 陣列的使用方式，是在 C 語言中理解記憶體操作基礎的第一步。在此學到的知識，可應用於以下的下一步。- 指標運算：進一步深化對 char 陣列與指標的理解
- 動態記憶體管理：使用
malloc與free進行高階字串處理 - 結構體的結合使用：利用資料結構進行實務應用程式設計
