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java - (数组和字符串)Java 与 C 的区别

coder 2024-03-14 原文

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我了解 C 并且我正在进入 Java 并且对其处理数组和字符串的方法感到困惑。它与 C 中的数组和字符串完全不同。请帮助我理解 C 和 Java 之间的实际区别(对于字符串和数组)。

最佳答案

在 C

Arrays

C 中的数组只是访问连续内存空间的语法糖，或者 - 在这里无耻地粗俗化 - 指针符号的变体。为了避免分配大块的连续内存并避免自己重新分配内存来操作可变大小的数据，然后您求助于常见的计算机科学数据结构概念的实现(例如，链表，它使用指针来指示内存系列中下一个元素的地址)。

您可以用 C 中的数组符号代替指针算术，反之亦然。

以下将使用不同的访问方法打印数组的 5 个元素:

#include <stdio.h>

int main(int ac, char **av) {
  char arr[2] = {'a', 'b'};

  printf("0:%c 0:%c 1:%c 1:%c\n", arr[0], *arr, arr[1], *(arr + 1));
  return (0);
}

以下对 int 变量有效。请注意为适应整数大小的轻微修改:
#include <stdio.h>

int main(int ac, char **av) {
  int arr[2] = {42, -42};

  printf("0:%d 0:%d 1:%d 1:%d\n", arr[0], *arr, arr[1], *(arr + 4));
  return (0);
}

(要获取给定数据类型的大小，请使用 sizeof 。)

Strings

在这里，我假设您想了解传统的 C 字符串实现，而不是第 3 方库提供的实现。

C 中的字符串基本上只是字符数组。这样做的主要原因很明显:因为您需要经常操作字符串并将它们打印到流中，所以使用连续的内存空间是有意义的并且是一个简单的实现。
但是，由于您需要记住连续内存空间的大小以免无意中访问被禁止的内容，因此我们依赖于“以 NULL 结尾的字符串”的概念，这意味着 N 个字符的字符串实际上是一个 N + 1 的数组以尾随 '\0' 字符结尾的字符，当您想要到达字符串的末尾时，该字符用作查找的事实上的字符。

一个简单的声明是:
char *test = "my test";

这相当于:
char test[8] = { 'm', 'y', ' ', 't', 'e', 's', 't', '\0' };

(注意尾随的 '\0')

但是，您必须意识到，在这种情况下，字符串“my test”是静态的，这就是您直接指向的内存空间。这意味着您在尝试动态修改它时会遇到问题。

例如，这会在你的脸上爆炸(按照你之前的声明):
test[4] = 'H'; /* expect a violent complaint here */

因此，要拥有一个您可以实际修改的字符串，您可以简单地将字符串声明为:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(int ac, char **av) {
  char *test = strdup("my test");

  printf("%s\n", test);
  return (0);
}

其中 strdup() 是 C 标准库的一个函数，它为您的字符串分配内存并在其中注入(inject)字符。或者您可以使用 malloc() 自己分配内存并手动复制字符或使用 strcpy() 之类的函数。

因此，这个特定的声明是可变的，您可以自由修改字符串的内容(它最终只是一个动态分配的字符数组，使用 malloc() 分配)。

如果您需要更改此字符串的长度(向其中添加/从中删除字符)，则每次都需要注意分配的内存。例如，如果您没有先重新分配一些额外的内存，则调用 strcat() 将失败。但是，某些功能会为您解决这个问题。

C 字符串不支持 Unicode默认情况下。你需要自己实现来管理代码点，或者考虑使用3rd-party library。

在 Java 中

数组

Java 中的数组非常接近它们的 C 父对象(以至于我们甚至有一种使用裸骨 native 实现的高效数组到数组复制支持的方法:System.arraycopy())。它们代表连续的内存空间。

但是，它们将这些基本数组包装在一个对象中(它会为您跟踪数组的大小/长度)。

Java 数组可以修改它们的内容，但就像它们的 C 对应物一样，在尝试扩展它们时需要分配更多内存(除非您是间接进行的，并且通常会重新分配一个完整的数组，而不是像在 C 中那样执行 realloc() )。

字符串

Java 中的字符串是不可变的，这意味着一旦初始化它们就无法更改，并且对 String 的操作实际上会创建新的 String 实例。查找 StringBuilder 和 StringBuffer 以使用现有实例进行有效的字符串操作，并注意它们的内部实现细节(尤其是在有效地预先设置缓冲区容量以避免频繁重新分配时)。

例如，以下代码使用 someString 和“另一个字符串”生成第三个字符串实例:
String myNewStr = someString + "another string";

在底层实现中，Java String* 类也使用字符数组，就像它们的 C 父类一样。

这意味着它们比基本的 C 实现使用更多的内存，因为您有实例的开销。

不仅如此，它们实际上使用了更多的内存，因为 Java String 类提供了 Unicode默认支持，这意味着它允许多个 code points每个字符(相比之下，这在 C 中并不是一件小事)。

另一方面，请注意，除非考虑性能，否则您无需担心线程、内存和实现寻找尾随 '\0' 字符的函数。

还有什么？

可以说和研究的还有很多。
您的问题目前相当广泛，但如果您在评论中添加子问题，我会很乐意进行编辑。

另外，也许这可以帮助:
  • Java Language Specification, 3rd Ed., Chap 10 - Arrays
  • Details of the JVM compilation for arrays
  • Java and C differences ，包含字符串和数组的详细信息。
  • C-FAQ contains some details similarities and differences between arrays on pointers .

    • 关于java - (数组和字符串)Java 与 C 的区别，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/3802470/

    javabrnoreferrer的c

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