1. C 語(yǔ)言中的字符串存儲(chǔ)方式

在 C 中，字符串是由一系列字符組成并以空字符 \0 結(jié)尾的字符數(shù)組，字符串的存儲(chǔ)需要遵循一些約定：

• 字符數(shù)組：C 語(yǔ)言中沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的字符串類(lèi)型，字符串一般是通過(guò)字符數(shù)組 (char array) 來(lái)存儲(chǔ)。例如：

char str[] = "Hello";

這里，字符串 "Hello" 會(huì)被存儲(chǔ)為一個(gè)字符數(shù)組 { 'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0' }。數(shù)組最后的 \0 是字符串結(jié)束標(biāo)記符，不占用字符串實(shí)際內(nèi)容長(zhǎng)度，但它必須占用數(shù)組空間，所以數(shù)組的總大小是字符串長(zhǎng)度加一。

常量字符串：在 C 中，也可以將字符串存儲(chǔ)為字符串常量，例如：

char *str = "Hello";

這種方式將字符串常量 "Hello" 的地址賦值給指針 str。字符串常量通常存儲(chǔ)在只讀內(nèi)存區(qū)域，直接用 *str 指向該區(qū)域。如果嘗試修改 str 所指向的內(nèi)容會(huì)導(dǎo)致未定義行為，因?yàn)槌Ａ孔址诰幾g期被分配到只讀存儲(chǔ)區(qū)。

動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存：在需要?jiǎng)討B(tài)分配字符串長(zhǎng)度時(shí)，可以使用 malloc 或 calloc 函數(shù)手動(dòng)分配內(nèi)存：

char *str = (char *)malloc(6 * sizeof(char));
strcpy(str, "Hello");

使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配后，程序員必須手動(dòng)釋放內(nèi)存，否則會(huì)造成內(nèi)存泄漏。

字符串操作函數(shù)：C 提供了一些字符串操作函數(shù)，如：

• strlen() 獲取字符串長(zhǎng)度（不包含 \0）。
• strcpy() 復(fù)制字符串。
• strcat() 連接字符串。
• strcmp()比較字符串。 這些函數(shù)都位于<string.h> 頭文件中，主要依賴(lài)字符串的 \0 終止符來(lái)判斷字符串結(jié)束。

2. C++ 中的字符串存儲(chǔ)方式

C++ 在保持 C 風(fēng)格字符串（即 char 數(shù)組）的同時(shí)，引入了 std::string 類(lèi)型，它是一個(gè)專(zhuān)門(mén)的字符串類(lèi)，實(shí)現(xiàn)了面向?qū)ο蟮淖址芾?，更適合現(xiàn)代化編程需求：

• std::string 類(lèi)型：std::string 是 C++ 標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的一種類(lèi)，提供了一種更高效、更安全、更便捷的字符串處理方式?？梢酝ㄟ^(guò)如下方式定義 std::string：

#include <string>
std::string str = "Hello";

std::string 底層實(shí)現(xiàn)為動(dòng)態(tài)字符數(shù)組，它自動(dòng)管理內(nèi)存并在需要時(shí)進(jìn)行擴(kuò)展，因此不需要手動(dòng)指定數(shù)組大小。

動(dòng)態(tài)內(nèi)存管理：std::string 內(nèi)部會(huì)自動(dòng)分配和釋放內(nèi)存，當(dāng)字符串長(zhǎng)度發(fā)生變化時(shí)會(huì)自動(dòng)調(diào)整大小，避免了手動(dòng)分配和釋放內(nèi)存的繁瑣。通過(guò) RAII（資源獲取即初始化）的機(jī)制，std::string 在離開(kāi)作用域時(shí)會(huì)自動(dòng)釋放內(nèi)存，減少了內(nèi)存泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

字符串操作：C++ 的 std::string 提供了豐富的成員函數(shù)，方便進(jìn)行字符串的各種操作，如：

• length() 或 size()：獲取字符串長(zhǎng)度。
• substr()：獲取子字符串。
• find()：查找子字符串。
• append()：追加字符串。
• replace()：替換字符串中的部分內(nèi)容。
• 運(yùn)算符重載：+ 可以用于字符串拼接，==、!= 可以用于字符串比較，[] 用于訪問(wèn)字符。

與 C 風(fēng)格字符串的兼容性：std::string 可以通過(guò)成員函數(shù) .c_str() 轉(zhuǎn)換為 C 風(fēng)格字符串，以便與 C 函數(shù)兼容：

std::string str = "Hello";
const char *cstr = str.c_str();

• .c_str() 返回一個(gè)指向字符串內(nèi)容的常量指針（以 \0 結(jié)尾），從而可以在需要 C 風(fēng)格字符串的地方使用它。
• 性能優(yōu)化：由于 std::string 使用了動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配和拷貝優(yōu)化等機(jī)制（如寫(xiě)時(shí)復(fù)制、短字符串優(yōu)化等），在大多數(shù)情況下比 C 風(fēng)格的字符串更高效，尤其是當(dāng)字符串長(zhǎng)度變化時(shí)。

3. 內(nèi)存管理差異

• C 中的手動(dòng)內(nèi)存管理：在 C 中，使用字符數(shù)組時(shí)如果需要更改長(zhǎng)度，需要手動(dòng)重新分配內(nèi)存，尤其是在動(dòng)態(tài)分配時(shí)。忘記釋放內(nèi)存會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存泄漏，或者內(nèi)存分配不足則可能引發(fā)緩沖區(qū)溢出等問(wèn)題。
• C++ 中的自動(dòng)內(nèi)存管理：std::string 自動(dòng)管理內(nèi)存，當(dāng)字符串增大或縮小時(shí)會(huì)自動(dòng)擴(kuò)展或釋放內(nèi)存，這種自動(dòng)內(nèi)存管理減少了內(nèi)存管理方面的錯(cuò)誤風(fēng)險(xiǎn)。

4. 安全性和效率對(duì)比

• 安全性：std::string 在越界檢查、內(nèi)存管理上更安全。它封裝了內(nèi)存管理的細(xì)節(jié)，減少了內(nèi)存泄漏和越界錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。而 C 風(fēng)格的字符串操作（如 strcpy、strcat）缺乏越界檢查，容易導(dǎo)致緩沖區(qū)溢出等安全問(wèn)題。
• 效率：在某些性能敏感場(chǎng)景（例如嵌入式開(kāi)發(fā)）中，C 風(fēng)格的字符串操作可能更快，因?yàn)樗苯釉趦?nèi)存中操作，不涉及額外的類(lèi)封裝和內(nèi)存管理開(kāi)銷(xiāo)。但在絕大多數(shù)情況下，std::string 的使用效率足夠高且更簡(jiǎn)潔安全。

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