c语言学习从内存看字符串操作：栈上搬家、拼接的那些事儿

抖音推荐 2025年08月28日 06:45 1 admin

#include <stdio.h>#include <string.h> int main (){   char str1[14] = "runoob";   char str2[14] = "google";   char str3[14];   int  len ;    /* 复制 str1 到 str3 */   strcpy(str3, str1);   printf("strcpy( str3, str1) :  %s\n", str3 );    /* 连接 str1 和 str2 */   strcat( str1, str2);   printf("strcat( str1, str2):   %s\n", str1 );    /* 连接后，str1 的总长度 */   len = strlen(str1);   printf("strlen(str1) :  %d\n", len );    return 0;}

从内存堆栈视角，给这段字符串操作代码做个 "内存 CT"

咱们先打个比方：字符数组就像超市里的一排储物格，每个格子放一个字符（像字母、标点），结尾必须留个 "终止符"（'\0'）当 "关门标记"。而栈就像超市的临时储物区，这些储物格用完就整体撤走，方便又高效。

先看懂代码干了啥

这段代码用字符数组定义了三个字符串，做了三件事：把str1复制到str3，把str2拼到str1后面，最后算str1的长度。运行结果会是：

plaintext

strcpy( str3, str1) :  runoobstrcat( str1, str2):   runoobgooglestrlen(str1) :  11

今天咱们不纠结结果，专注看这些字符串在栈上怎么放、怎么复制、怎么拼接。

内存区域聚焦：栈是唯一舞台

C 程序内存的三大块里，这段代码只用到了栈（所有字符数组和变量都在栈上）：

栈（Stack）：像临时储物柜区，函数调用时自动分配连续空间，函数结束后自动释放。字符数组在栈上是连续的 "格子"，每个格子存一个字符。
全局区和堆：这段代码没用到，暂时忽略。

逐行拆解：字符串在栈上的 "搬家与拼接"

1.main函数启动：栈上划分 "字符储物区"

运行

int main () {   char str1[14] = "runoob";  // 14个字符的数组   char str2[14] = "google";  // 14个字符的数组   char str3[14];             // 14个字符的数组   int  len ;                 // 整数变量   // ...}

程序运行时，main函数的栈帧在栈上创建，里面按顺序分配了四个变量的空间：str1[14]：14 个连续的char（每个 1 字节），共 14 字节。初始化 "runoob" 后，前 6 个格子放 'r','u','n','o','o','b'，第 7 个放终止符 '\0'，剩下的 7 个格子自动填 '\0'（默认初始化）。str2[14]：14 字节，初始化 "google" 后，前 6 个放 'g','o','o','g','l','e'，第 7 个放 '\0'，剩下的 7 个填 '\0'。str3[14]：14 字节，未初始化，初始值是栈上的随机垃圾值（像空柜子里的灰尘）。len：4 字节（int类型），用来存字符串长度。
栈帧里的布局大概是这样（地址从高到低）：
plaintext

高地址┌─────────────────────────────────┐│  len (4字节)                    │  ← 整数变量├─────────────────────────────────┤│  str3[13] ... str3[0] (14字节)  │  ← 字符数组3（未初始化）├─────────────────────────────────┤│  str2[13] ... str2[0] (14字节)  │  ← 字符数组2（存"google\0..."）├─────────────────────────────────┤│  str1[13] ... str1[0] (14字节)  │  ← 字符数组1（存"runoob\0..."）├─────────────────────────────────┤│  main函数其他信息（返回地址等）  │低地址

2.strcpy(str3, str1)：复制字符串（给 str3"搬家"）

运行

strcpy(str3, str1);  // 把str1的内容复制到str3

strcpy函数的工作原理：从str1的第一个字符开始，逐个复制到str3，直到遇到str1里的终止符 '\0'（连终止符一起复制）。
内存操作：栈上str3的格子被依次填入str1的内容 —— 前 6 个格子变成 'r','u','n','o','o','b'，第 7 个格子填 '\0'，后面的格子不变（但此时已无关紧要，因为终止符标志字符串结束）。
就像把str1的 "物品"（字符）逐个搬到str3的柜子里，直到看到 "关门标记"（'\0'）为止。

3.strcat(str1, str2)：拼接字符串（给 str1"扩容"）

运行

strcat(str1, str2);  // 把str2拼到str1后面

strcat函数的工作原理：先找到str1里的终止符 '\0'，然后从这个位置开始，逐个复制str2的字符（包括str2的终止符 '\0'）。
内存操作：str1原来的终止符在第 6 个字符后（索引 6），现在从这里开始填入str2的内容 —— 索引 6 到 11 变成 'g','o','o','g','l','e'，索引 12 填 '\0'。此时str1里存的是 "runoobgoogle\0"。
关键：str1必须有足够空间（定义时是 14 字节），否则会溢出（后面的内存被覆盖）。这里刚好够（"runoob"6 + "google"6 + 终止符 1 = 13 字节 < 14），侥幸没出事。

4.strlen(str1)：计算长度（数字符，不算终止符）

运行

len = strlen(str1);  // 算str1的长度

strlen函数的工作原理：从str1的第一个字符开始数，直到遇到终止符 '\0'，计数停止（不包括终止符）。
内存操作：从str1的起始地址开始逐个检查字符，数到第 11 个字符（'e'）后遇到 '\0'，所以返回 11，存入len变量（栈上的 4 字节空间）。

5. 程序结束：栈帧 "整体清空"

运行

return 0;

main函数执行完，整个栈帧被自动释放，str1、str2、str3和len的内存地址不再有效（就像临时储物区的所有柜子都被撤走）。

字符串操作的内存风险："别把柜子撑破了"

溢出危险：如果str1定义时不够大（比如char str1[10]），strcat拼接后会超出 10 字节，覆盖栈上其他变量的内存（像柜子太小吃不下，东西洒到别人柜子里），可能导致程序崩溃或安全漏洞。
终止符重要性：如果字符串没有 '\0'，strcpy、strcat、strlen会一直找下去，直到随机遇到一个 '\0'，导致结果错乱（就像没关门的柜子，别人不知道哪里算结束）。