Нуль-терминированная строка

Нуль-термини́рованная или нуль-термина́льная строка́, также C-строка́ (от названия языка Си) или ASCIIZ-строка́ (от англ. ASCII zero-terminated string) — способ представления строк в языках программирования, при котором вместо введения специального строкового типа используется массив символов, а концом строки считается первый встретившийся специальный нуль-символ (управляющий символ NUL с кодом 0x00).

Например, в строковом буфере (области памяти, выделенной для хранения строки) размером 11 байтов нуль-терминированная строка «СТРОКА» в кодировке Windows-1251 может представляться следующим образом:

В данном примере представлена область памяти из 11 байтов, хотя на самом деле строка занимает всего 7. Символы после нуль-символа (8—11 байты) называются мусором — это данные, которые могли остаться в буфере от предыдущих строк или от других использований памяти. Среди них также могут находиться нулевые символы.

При использовании однобайтовых кодировок (кодовых страниц), например расширенного ASCII, объём памяти, требуемый для представления строки из N символов, равен N + 1 байт. В случае, когда для кодирования символов применяется Юникод, длина строки зависит от используемого представления Юникода (например, 4N + 4 байта для UTF-32) и (для UTF-8 и UTF-16) от кодируемого текста (от N + 1 до 4N + 1 байта для UTF-8, от 2N + 2 до 4N + 2 байтов для UTF-16).

Такие строки являются стандартом в Си и некоторых других языках программирования. Поскольку они используются для передачи строковых аргументов в стандартные функции во многих операционных системах, операции для работы с нуль-терминированными строками появились в Паскале и других языках.

Для работы с нуль-терминированной строкой используется указатель на её начало (символ с индексом 0). Это простой, быстрый и гибкий подход, но он чреват ошибками^[1][2]. Программист постоянно должен следить за своим кодом, а именно:

• быть уверенным, что не случаются переполнения буфера;
• аккуратно проводить управление памятью, выделяемой под строки;
• выполнять принудительное нуль-терминирование строк при использовании функций, которые его не гарантируют (например, strncpy);
• в редких случаях, когда размер строки может быть очень велик, следить, что не происходит переполнение целого при подсчёте длины и прочих связанных с длиной вычислениях.

Кроме того, некоторые операции со строками, например конкатенация, для нуль-терминированных строк выполняются медленнее, чем для других типов строк.

Альтернативой нуль-терминированным строкам являются способы, принятые в Паскале и современных объектно-ориентированных языках. В Паскале строка начинается с первого элемента массива, а в нулевом элементе хранится длина строки. В этом случае не требуется использовать специальный терминатор для обозначения конца строки. С другой стороны, здесь на длину строки накладывается ограничение, связанное с вместимостью нулевого элемента массива, то есть в случае с однобайтовыми символами длина строки не может превышать 255 символов. Нуль-терминированные строки такому ограничению не подвержены и теоретически могут иметь любую длину. В ОО-языках применяется хранение записи с длиной строки и ссылкой (или указателем) на массив символов. Эти способы лишены недостатка нуль-терминированных строк: они могут хранить в себе нуль-символы без искажений и специального кодирования.

В ряде интерфейсов применяются дважды-нуль-терминированные строки, признаком завершения которых является последовательность из двух нуль-символов^[3].

Для работы с нуль-терминированными строками в языке программирования Си используется ряд функций:

• strcpy, wcscpy — копирование строк;
• strlen, wcslen — вычисление длины строки;
• strchr — поиск символа в строке;
• strdup — дублирование строк;
• strstr — поиск подстроки;
• strtok — разделение строки через разделители на подстроки;
• strbrk — поиск первого вхождения в строку одного из символов другой строки.

В некоторых разновидностях языка ассемблера для определения нуль-терминированных строк используется специальная директива. Так, в GNU Assembler для этого есть директива .asciz^[4][5].

• Символьный тип
• Строковый тип

• Poul-Henning Kamp, The Most Expensive One-byte Mistake. Did Ken, Dennis, and Brian choose wrong with NUL-terminated text strings? Архивная копия от 19 сентября 2016 на Wayback Machine / ACM Queue, Volume 9, issue 7, July 25, 2011 (англ.)
• Назад, к основам (рус.) — Back to Basics by Joel Spolsky Архивная копия от 5 сентября 2016 на Wayback Machine, December 11, 2001 (англ.)

• http://c2.com/cgi/wiki?StringWithoutLength (англ.) Архивная копия от 19 июля 2016 на Wayback Machine
• http://c2.com/cgi/wiki?NonNullTerminatedString (англ.) Архивная копия от 20 сентября 2016 на Wayback Machine