Строки как массив элементов типа char

В Cи отсутствует специальный тип строк. Строки рассматриваются как массивы символов, оканчивающиеся нулевым символом ('\0'). Строка доступна через указатель на первый символ в строке. Значением строки является адрес ее первого символа. Таким образом, можно сказать, что в Cи строка является указателем - указателем на первый символ строки. В этом смысле строки подобны массивам, потому что массив тоже является указателем на свой первый элемент (рисунок 8.1).

	. . .
A[4]	\0
0x0012FF84
A[3]	я
0x0012FF83
A[2]	с
0x0012FF82
A[1]	а
0x0012FF81
A[0]	В
0x0012FF80
	. . .
const char *A	0x0012FF80	0x0012FF70
	. . .

Рисунок 8.1 – Представление массива элементов в памяти ЭВМ

В приведенном примере объявлен символьный массив A на 5 элементов: char A[]=”Вася”;

Обратите внимание на то, что теперь под хранение каждого символа выделяется один байт памяти, а под указатель будет по-прежнему выделено 4 байта. Необходимо отметить, что в приведенном примере размер массива не указан, он определен автоматически по длине строки-инициализатора, причем, автоматически добавлен символ окончания строки.

Строка может быть объявлена либо как массив символов, либо как переменная типа char*. Каждое из двух приведенных ниже эквивалентных объявлений

char S[] = "строка";

char *Sp = "строка";

присваивает строковой переменной начальное значение "строка". Первое объявление создает массив из 7 элементов S содержащий символы 'с', 'т', 'р', 'о', 'к', 'а' и '\0'. Второе объявление создает переменную указатель Sp, который указывает на строку с текстом "строка", лежащую где-то в памяти. Но в любом случае число хранимых символов на 1 больше числа значащих символов за счет оконечного нулевого символа.

Доступ к отдельным символам строки осуществляется по индексам, начинающимся с нуля. Например, S[0] и Sp[0] - первые символы объявленных выше строк, S[1] и Sp[1] - вторые и т.д.

В приведенных объявлениях длина строк определялась автоматически компилятором. Можно объявлять строковые переменные заданной длины. Например, оператор char buff[100];

объявляет переменную buff, которая может содержать строку до 99 значащих символов плюс заключительный нулевой символ.

Теперь приступим к знакомству с наиболее полезным применением символь­ных указателей: запоминанию массивов строк. На самом деле нельзя создать массив строк, но можно запомнить массив символьных ука­зателей, каждый из которых содержит адрес строки в памяти.

Определением массива символьных указателей создается динамический массив. Этот массив похож на двумерную таблицу с одним исключени­ем: все строки в этом массиве могут иметь разную длину (разное количе­ство символов в строке).

Все двумерные таблицы, которые рассматривались ранее, выровнены с обеих сторон. Например, объявим символьную таблицу с 5 строками и 10 колонка­ми, каждая строка которой содержит одинаковое число символов. Ее можно определить следующим образом:

char names [ 5 ] [ 10 ] = { { "Сергей" },

{ "Михаил" },

{ "Николай" },

{ "Иван" },

{ "Алексей" }};

Она показана на рисунке 8.2. Обратите внимание, в таблице много про­белов. Каждая строка занимает 10 символов даже в том случае, когда символов в строке намного меньше. Незаполненные элементы содержат символ ограничитель строки, потому что Cи записывает этот символ во все неинициализированные вами элементы массива. Этот тип таблиц занимает слиш­ком много места в памяти.

Колонки

0

С

е

р

г

е

й

\0

М

и

х

а

и

л

\0

Строки 2

Н

и

к

о

л

а

й

\0

И

в

а

н

\0

А

л

е

к

с

е

й

\0

Рисунок 8.2 – Пример двумерного символьного массива строк

Для устранения проблемы нерационального использования памяти объ­явим одномерный массив символьных указателей. Каждый указатель со­держит адрес сроки в памяти, и эти строки могут иметь разную длину. Вот примеры определения таких массивов:

char *names [ 5 ] =

{

{ "Сергей" },

{ "Михаил" },

{ "Николай" },

{ "Иван" },

{ "Алексей" }

};

или просто

char *names [ ] =

{

{ "Сергей" },

{ "Михаил" },

{ "Николай" },

{ "Иван" },

{ "Алексей" }

};

Это одномерные массивы. Хотя раньше ничего подобного не рассматривалось, не следует смущаться. Звездочка перед names говорит о том, что это мас­сив указателей. Указатели имеют символьный тип. Строки не присваива­ются элементам массива, но в массиве содержатся адреса этих строк. На ри­сунке 8.3 показан этот массив указателей. Строки могут находиться в любом месте памяти. Их местоположение не существенно, так как каждый указатель содержит адрес первого элемента соответствующей строки. Строки не занимают лишнюю память; каждая строка использует ровно столько пространства, сколько нужно для ее размещения и символа ограничителя строки. Такая структура содержит данные в форме с рваными краями.

	names
[0]			С	е	р	г	е	й	\0
[1]			М	и	х	а	и	л	\0
[2]			Н	и	к	о	л	а	й	\0
[3]			И	в	а	н	\0
[4]			А	л	е	к	с	е	й	\0

Рисунок 8.3 – Массив указателей

Для вывода первой строки можно использовать оператор cout:

cout « *names; // Печать Сергей

Для вывода второй строки используется следующий оператор cout:

cout *(names+1); // Печать Михаил

При обращении к элементу массива при помощи оператора *, получаем доступ к одной из строк массива. Можно использовать возвращаемое этим оператором значение везде, где можно использовать строковую констан­ту или символьный массив.

Очень часто при работе с символьными массивами возникает задача их обработки (сравнение строк, объединение строк, поиск подстроки в строке и так далее). В заголовочном файле <string.h> описано множество функций для работы со строками. Например, функции:

· копирования строк (strcpy, strncpy);

· сравнения строк (strcmp, strncmp);

· объединения строк (strcat, strncat);

· поиска подстроки (strstr);

· поиска вхождения символа (strchr, strrchr, strpbrk);

· определения длины строки (strlen);

· преобразования строки в число (atoi, atoll, atof);

· и так далее.

Учитывая, что строки состоят из символов, полезно знать некоторые функции работы с символами. Для работы с символами служит библиотека ctype (заголовочный файл ctype.h).Она содержит:

1. Функции проверки на принадлежность символа множеству:

· isalmum(c) –букв и цифр (A-Z, a-z, 0-9);

· isalfa(c) –букв (A-Z, a-z);

· iscntrl(c) – управляющих символов (с кодами 0…31 и 127);

· isdigit(c) –цифр (0-9);

· isgraph(c) –печатаемых символов кроме пробела;

· islower(c) – букв нижнего регистра (a-z);

· isprint(c) –печатаемых символов;

· ispunct(c) –знаков пунктуации;

· isspace(c) – символов-разделителей;

· isupper(c) – букв верхнего регистра (A-Z);

· isxdigit(c)-шестнадцатеричных цифр.

2. Функции преобразования символов:

· tolower(c) -к нижнему регистру;

· toupper(c) – к верхнему регистру.

Лабораторная работа № 12

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: •получение начальных навыков в объявлении, инициализации, использовании символьных массивов и в обработке строк на С++.

Выполнение работы:освоить теоретический материал, выполнить общее для всех задание I и в соответствии с вариантом составить программу (задание II).

Задание I

Используя