第七章 数组（二）：二维数组与字符串

各位同学，咱们接着聊数组。上一章我们把一维数组翻了个底朝天，这一章要上点难度了——二维数组和字符串。说实话，这两个东西在实际项目里出现的频率，比你想的要高得多。我做过的一个嵌入式项目里，光二维数组就用了七八个，用来存各种参数表。字符串就更不用说了，串口通信、LCD显示、日志输出，哪哪都有它。

7.1 二维数组的定义与初始化

二维数组，说白了就是「数组的数组」。你想想看，一维数组是一排格子，那二维数组就是一张表格——有行有列。

定义格式很简单：

类型 数组名[行数][列数];

比如：

int matrix[3][4];  // 3行4列的整型数组

这就定义了一个3行4列的表格，总共12个元素。内存里怎么排的？按行优先——先存第0行所有列，再存第1行所有列，以此类推。

初始化有几种方式，我直接上代码：

// 方式1：全部初始化
int a[2][3] = {{1,2,3}, {4,5,6}};

// 方式2：省略内层花括号（按行优先顺序赋值）
int b[2][3] = {1,2,3,4,5,6};  // 效果同上

// 方式3：部分初始化，未指定的补0
int c[2][3] = {{1}, {4}};
// 结果：c[0] = {1,0,0}, c[1] = {4,0,0}

// 方式4：省略行数（必须指定列数）
int d[][3] = {{1,2,3}, {4,5,6}, {7,8,9}};  // 自动推断行数为3

我的习惯：写二维数组初始化时，我永远用内层花括号。虽然省略也能编译通过，但可读性差太多了。有一次我接手别人的代码，看到一堆数字平铺着，数了半天才知道哪行是哪行——那叫一个痛苦。

7.2 二维数组的遍历

遍历二维数组，标准做法是双重循环。外层循环行，内层循环列。

int arr[3][4] = {
    {1,2,3,4},
    {5,6,7,8},
    {9,10,11,12}
};

for(int i = 0; i < 3; i++) {
    for(int j = 0; j < 4; j++) {
        printf("%4d", arr[i][j]);
    }
    printf("\n");
}

输出效果：

   1   2   3   4
   5   6   7   8
   9  10  11  12

这里有个细节要注意——行优先还是列优先。C语言是行优先的，所以外层循环走行、内层循环走列，这样内存访问是连续的，缓存命中率高。

我曾经踩过的坑：有一次写图像处理算法，把循环顺序写反了——外层列、内层行。结果同样的数据量，处理时间多了好几倍。后来用性能分析工具一看，全是缓存未命中。从那以后，我写二维数组遍历一定会先确认循环顺序。

7.3 字符数组与字符串

C语言里没有专门的字符串类型。字符串就是用字符数组存的，以'\0'（空字符）结尾。

// 字符数组
char str1[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o'};  // 没有'\0'，不是字符串
char str2[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'};  // 是字符串
char str3[] = "Hello";  // 自动加'\0'，长度6（包含'\0'）
char str4[10] = "Hello";  // 预留了空间，后面自动补'\0'

你看，用双引号括起来的字符串常量，编译器会自动在末尾加'\0'。这是C语言的约定，所有字符串处理函数都依赖这个约定来工作。

字符数组和字符串的区别，说白了就一条：有没有'\0'结尾。有，就是字符串；没有，就是普通字符数组。

重要：定义字符数组时，一定要给'\0'留位置。比如要存"Hello"（5个字符），数组长度至少是6。

7.4 字符串处理函数

C标准库提供了头文件，里面有一堆字符串处理函数。我挑几个最常用的说说。

7.4.1 strlen() — 求字符串长度

char str[] = "Hello";
int len = strlen(str);  // len = 5，不包含'\0'

注意，strlen()返回的是字符个数，不包括结尾的'\0'。而sizeof()返回的是数组占用的总字节数，包括'\0'。

char str[] = "Hello";
printf("strlen = %zu\n", strlen(str));  // 5
printf("sizeof = %zu\n", sizeof(str));  // 6

7.4.2 strcpy() 和 strncpy() — 字符串拷贝

char src[] = "Hello";
char dest[10];

strcpy(dest, src);  // 把src拷贝到dest，包括'\0'

// 更安全的做法
strncpy(dest, src, sizeof(dest) - 1);
dest[sizeof(dest) - 1] = '\0';  // 手动加'\0'

我曾经犯过的错：早期写代码时直接用strcpy()，没检查目标数组大小。结果有一次源字符串比目标数组长，直接缓冲区溢出，程序跑飞了。从那以后，我只要拷贝字符串，一律用strncpy()，并且手动保证结尾有'\0'。

7.4.3 strcat() 和 strncat() — 字符串拼接

char str[20] = "Hello ";
strcat(str, "World!");  // str变成"Hello World!"

// 安全版本
strncat(str, "World!", sizeof(str) - strlen(str) - 1);

7.4.4 strcmp() — 字符串比较

char s1[] = "Hello";
char s2[] = "World";
char s3[] = "Hello";

if(strcmp(s1, s2) == 0) {
    printf("s1和s2相等\n");
} else {
    printf("s1和s2不相等\n");
}

if(strcmp(s1, s3) == 0) {
    printf("s1和s3相等\n");
}

strcmp()的返回值：相等返回0，s1小于s2返回负数，s1大于s2返回正数。比较规则是按字典序，一个字符一个字符比ASCII码。

7.4.5 其他常用函数

函数 功能 注意
sprintf() 格式化输出到字符串 注意缓冲区大小，建议用snprintf()
sscanf() 从字符串读取格式化数据 返回成功匹配的项数
strchr() 查找字符在字符串中首次出现的位置 返回指针，没找到返回NULL
strstr() 查找子串在字符串中首次出现的位置 返回指针，没找到返回NULL
strtok() 分割字符串 会修改原字符串，注意线程安全

7.5 本章知识体系

下面这张图把本章的核心内容串起来了，你看看能不能理清关系：

第七章 数组（二）：二维数组与字符串 二维数组 定义：类型 数组名[行][列] 初始化：花括号嵌套 / 平铺 / 部分初始化 遍历：外层行 + 内层列（行优先） 内存布局：按行连续存储 字符数组与字符串 字符数组：char str[10] 字符串：以'\0'结尾的字符数组 初始化：双引号自动加'\0' 注意：预留'\0'的位置 字符串处理函数（<string.h>） strlen() — 求长度（不含'\0'） strcpy()/strncpy() — 拷贝（推荐用安全版本） strcat()/strncat() — 拼接（注意缓冲区） strcmp() — 比较（返回0表示相等）

我的建议：字符串处理函数这块，别死记硬背。你只要记住几个核心的——strlen、strcpy、strcat、strcmp，其他的用到时查手册就行。我做了十几年嵌入式，也不敢说把所有函数都背下来了。关键是理解原理：字符串就是'\0'结尾的字符数组，所有函数都是围绕这个约定来设计的。

嗯，二维数组和字符串这块内容就讲到这里。代码写多了你会发现，这两个东西几乎无处不在。二维数组用来存表格数据、图像像素、矩阵运算；字符串用来处理文本、协议解析、日志输出。把基础打牢了，后面学指针和动态内存时会更轻松。

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