C和C++ 字符串字面量的比較

C 和 C++ 字符串字面量（String Literal）既有相同之處，又有一些區(qū)別。了解這些內(nèi)容對(duì)于加深字符串字面量以及相關(guān)一些概念的理解、澄清一些常見的概念誤區(qū)不無助益。本文以普通字符串字面量 "hello" 為例總結(jié)說明如下。

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相同點(diǎn)：

[list][*]字符串字面量是對(duì)象

C/C++ 中的對(duì)象（Object）指的是一塊存儲(chǔ)區(qū)。字符串字面量是不需要?jiǎng)?chuàng)建過程就可使用的對(duì)象，所以它既沒有變量那樣的聲明或者定義（字符串字面量是無名對(duì)象），也不需要象動(dòng)態(tài)分配的對(duì)象那樣進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配。由于這個(gè)原因，用來限定變量的類型限定符（如 const、volatile）以及存儲(chǔ)類別指示符（如 extern、static、auto、register）不能用在修飾字符串字面量上。

[*] 數(shù)組類型

字符串字面量是數(shù)組類型的對(duì)象，因而具有數(shù)組的一切特點(diǎn)。關(guān)于這一點(diǎn)在下面還會(huì)進(jìn)一步說明。

[*] 靜態(tài)存儲(chǔ)期

C/C++ 中對(duì)象的生存期按照其存儲(chǔ)性質(zhì)可分為三類：靜態(tài)存儲(chǔ)期（static storage duration）、自動(dòng)存儲(chǔ)期（automatic storage duration）以及動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)期（dynamic storage duration）。相應(yīng)地，對(duì)象可根據(jù)存儲(chǔ)期性質(zhì)分為靜態(tài)對(duì)象、自動(dòng)對(duì)象和動(dòng)態(tài)對(duì)象三種。

字符串字面量是靜態(tài)對(duì)象，所以在程序運(yùn)行期間會(huì)一直存在。

[*] 字符串字面量是左值，而且是不可被更改的左值

例如，char s[] = "hello"; 中的 “hello” 是數(shù)組類型的左值（lvalue），用于初始化 s 數(shù)組；sizeof( "hello" ) 以及 &"hello" 中的 "hello" 也都是左值。在這些情況下，"hello" 處于左值語義上下文環(huán)境中，所以不會(huì)產(chǎn)生下面將要提到的數(shù)組轉(zhuǎn)換為指針的現(xiàn)象。

另外，有些運(yùn)算不但要求其操作數(shù)是左值，還要求可變。例如，對(duì)對(duì)象進(jìn)行賦值、自加、自減等運(yùn)算。因?yàn)閿?shù)組是不可被更改的左值，所以不能對(duì)數(shù)組進(jìn)行這些操作，也就是說不存在數(shù)組類型的賦值、自加、自減等運(yùn)算。

[*]字符串字面量可以轉(zhuǎn)換為指向其首第一個(gè)字符的指針

處于右值語義環(huán)境中的字符串字面量將被默認(rèn)轉(zhuǎn)換為指向第一個(gè)字符的指針。例如，char* p = "hello"; 中的 “hello” 在轉(zhuǎn)換為字符指針后用于初始化指針變量 p；表達(dá)式 "hello"[0]（相當(dāng)于 *("hello" + 0) 或者 *"hello"）中的 “hello” 也是同樣轉(zhuǎn)換為指針后參與下標(biāo)運(yùn)算，等等。

這種性質(zhì)也是數(shù)組類型的特點(diǎn)。在右值語義環(huán)境下，一般類型的對(duì)象表示的值是由其存儲(chǔ)內(nèi)容決定的；而數(shù)組類型的對(duì)象與此不同，它代表的值不是來源于其內(nèi)容，而是來源于數(shù)組對(duì)象首元素所在的地址。這是數(shù)組最為特殊的地方，也是人們?nèi)菀桩a(chǎn)生誤解的地方。

[*] 取址運(yùn)算

字符串字面量是一個(gè)可取址的對(duì)象。例如：&"hello" 是合法的表達(dá)式。

[*] 地址常量

靜態(tài)對(duì)象的地址在編譯期間即可被確定，所以其地址（如 &"hello"）是常量；而字符串字面量又可以從數(shù)組類型自動(dòng)轉(zhuǎn)換為指針（如 "hello" 轉(zhuǎn)換為指針后等同于 &"hello"[0]），所以字符串字面量可以直接作為地址常量表達(dá)式來使用。

[*] 修改字符串字面量的行為是無定義的

下面的操作都試圖修改字符串字面量中的第一個(gè)字符從而改變字符串字面量，所以其結(jié)果是無定義（Undefined）的：

”hello”[0] = ‘A’; /* Undefined */
char* p = “hello”; *p = ‘A’; /* Undefined */

使用了無定義行為的程序是錯(cuò)誤的；避免在程序中出現(xiàn)無定義行為是程序員的責(zé)任。

[/list]
區(qū)別點(diǎn)：
[list][*]在類型限定上的不同

C 中的字符串字面量 "hello" 是數(shù)組類型 char[6]（相應(yīng)地，每個(gè)字符元素是無 const 限定的 char 型）；作為右值使用的時(shí)候轉(zhuǎn)換為指針類型 char*。

在 C++ 中 "hello" 是 char const [6] 類型（相應(yīng)地，每個(gè)字符元素的類型是 char const）；轉(zhuǎn)換為指針使用的時(shí)候是 char const*、在特殊情況下也可以是 char*。

之所以在 C 中字符串字面量不是 const 數(shù)組（也就是說每個(gè)字符元素的類型不是 char const），是因?yàn)?C 要照顧或者考慮到標(biāo)準(zhǔn)制定之前已經(jīng)存在的大量代碼——那時(shí)的 C 語言還沒有 const 關(guān)鍵字，如果硬性規(guī)定為 const 數(shù)組，則 char* p = "hello"; 這樣的初始化或者 char* q; q = "hello"; 這樣的賦值就是非法的了（因?yàn)橛疫叺念愋?char const* 不能默認(rèn)轉(zhuǎn)換為左邊的類型 char* ）。

同樣，為了使上述代碼能順利通過編譯過程，C++ 采取了另外一種策略：它規(guī)定了字符串字面量的類型是 const 數(shù)組，同時(shí)又特別規(guī)定了字符串字面量也可以有限制地轉(zhuǎn)換為指向非常量的指針（對(duì)于 "hello" 來說就是 char*），從而解決了上述代碼中存在的問題。不過，轉(zhuǎn)換到 char* 主要是為了兼容以前的代碼，這種轉(zhuǎn)換被 C++ 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記為“Deprecated”，所以在寫程序的時(shí)候不應(yīng)該依賴于這種轉(zhuǎn)換。

[*]C++ 中的字符串字面量是常量，而在 C 中不是常量。

正是由于標(biāo)準(zhǔn)在類型上的不同規(guī)定造成了在 C 和 C++ 中字符串字面量常量性質(zhì)上的差別。

在 C 中，除了 string literals 和 compound literals（C99 only）之外，其它的 literals 都是常量；而在 C++ 中，包括 string literals 在內(nèi)的所有 literals 都是常量（注意：C++ 中不存在 compound literals。）

在現(xiàn)實(shí)中，經(jīng)常可以看到用“字符串常量”來指代“字符串字面量”的情況，其實(shí)對(duì)于 C 來說這是不正確的，因?yàn)樵?C 中字符串字面量不屬于常量；而對(duì)于 C++ 來說，“字符串常量”和“字符串字面量”實(shí)際上是一回事，只不過看問題的角度不同罷了。

順便提一下：C++ 中的常量可以有對(duì)象常量（如字符串字面量、const 限定的對(duì)象）和非對(duì)象常量之分，而 C 中的常量不包含對(duì)象，它們最明顯的特征就是不能進(jìn)行取址運(yùn)算，因此常量只能作為非左值（即右值）來使用。

[*]語法及語義上的區(qū)別

C 中的字符串字面量不是常量，它的每個(gè)字符元素也不是常量，所以字符元素的不可變性僅僅表現(xiàn)在語義層面，但在語法和約束條件上沒有要求。而 C++ 中字符串字面量是常量，每個(gè)字符元素也是常量，因此在語義和約束條件兩方面都要求不能改變其中的每個(gè)字符元素；另外，出于兼容性考慮 C++ 還存在著特殊情況下的向非 const 指針的轉(zhuǎn)換。

下面用具體的代碼來對(duì)以上內(nèi)容進(jìn)行說明。

*"hello" = 'A';

表達(dá)式 *"hello" 代表字符串字面量的第一個(gè)字符元素對(duì)象。上述語句試圖通過賦值操作改變第一個(gè)元素，當(dāng)然這樣的行為在 C 和 C++ 中都是無定義的。除了這個(gè)相同點(diǎn)外，還有如下的一些細(xì)微的區(qū)別：

在 C++ 中，*"hello" 是一個(gè) const 對(duì)象（其類型是 const char。注意：這里的 "hello" 不會(huì)轉(zhuǎn)換為 char* 指針、從而 *"hello" 不會(huì)是 char 類型），所以上述賦值違反了賦值號(hào)左操作數(shù)必須是一個(gè)可被改變的左值的約束條件。在此情況下，標(biāo)準(zhǔn)要求給出診斷信息。

在 C 中，*"hello" 是一個(gè)非 const 對(duì)象（其類型是 char），是一個(gè)可被改變的左值，所以不違背賦值的約束條件。在此情況下，盡管這個(gè)賦值操作是未定義的，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)診斷信息沒有要求。

char* p = "hello";
char* q; q = "hello";
void foo( char* s ); foo( "hello" );

上面的初始化和賦值語句中 "hello" 都能轉(zhuǎn)換為 char* 指針類型，所以都是合法的。在 C++ 中，盡管 "hello" 作為指針使用時(shí)是 char const * 類型，在此情況下（如果不是 char* 類型則初始化或者賦值不能成立）基于對(duì)字符串字面量的特殊規(guī)定使它可以轉(zhuǎn)換為 char * 使用。

要注意 C++ 中字符串字面量轉(zhuǎn)換為指向非常量的指針是有限制的，僅僅在有明確的目標(biāo)類型要求的情況下才能進(jìn)行這樣的轉(zhuǎn)換，否則是非法的。比如下面的情況：

char* p = "hello" + 1;
char* q; q = "hello" + 1;
void foo( char* s ); foo( "hello" + 1 );

上述是合法的 C 代碼，但是作為 C++ 代碼是非法的。非法的原因在于："hello" 轉(zhuǎn)換為 char const * 指針類型，而不能轉(zhuǎn)換為 char *，因?yàn)?+ 運(yùn)算符對(duì)其操作數(shù)的類型沒有轉(zhuǎn)換為 char* 這樣直接的要求（因?yàn)闊o論是 char const * 還是 char* 都能進(jìn)行指針加法運(yùn)算），所以指針加法表達(dá)式的結(jié)果仍然是 char const * 類型。這樣，上面指針的初始化或賦值操作就違反了在類型上的約束條件，需要給出診斷信息。



來源:ks990次