【C语言】：字符函数和字符串函数

这里写目录标题

  • 1、strlen的使用和模拟实现
  • 2、strcpy的使用和模拟
  • 3、strcat 的使用和模拟实现
  • 4、strcmp 的使用和模拟实现
  • 5、strncpy 函数的使用
  • 6、strncat 函数的使用
  • 7、strncmp函数的使用
  • 8、strstr 的使用和模拟实现
  • 9、strtok 函数的使用
  • 10、strerror 函数的使用
  • 11、字符分类函数
    • 11.1 字符转换

1、strlen的使用和模拟实现

size_t strlen ( const char * str );

  • 返回字符串 str 的长度

    • 字符串以 ‘\0’ 作为结束标志，strlen函数返回的是在字符串中 ‘\0’ 前⾯出现的字符个数（不包含 ‘\0’ )。
    • 参数指向的字符串必须要以 ‘\0’ 结束。
    • 注意函数的返回值为size_t，是⽆符号的（ 易错 ）。
    • strlen的使⽤需要包含头⽂件string.h 。

这个我们举个例子实践一下：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
int main()
{
	char* str1 = "abc";
	char* str2 = "abcdef";
	if (strlen(str1) - strlen(str2) > 0)
		printf("大于\n");
	else
		printf("小于等于\n");
	return 0;
}//大于

为什么上面这个代码的结果是大于呢？我们可以看到strlen（str1）计算出的结果是3，而strlen（str2）计算出的结果是6，3-6= -3

因为-3在内存中是以补码的形式存储的，因此我们可以得到-3在内存中的存储如下：
在这里插入图片描述
又因为我们在使用strlen函数时，他的返回值是无符号的，所以两个整数相减也是无符号数；而对于无符号数，他的原码=反码=补码；因此11111111 111111111 11111111 11111111 11111101就是最后的返回结果，这个值显然是大于0的。

strlen的模拟实现：

方法一：

//计数器⽅式
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
size_t my_strlen(const char* str)
{
	int count = 0;
	assert(str!=NULL);
	while (*str != '\0')
	{
		count++;
		str++;
	}
	return count;
}
int main()
{
	char str[] = "abcdef";
	size_t ret=my_strlen(str);
	printf("%u\n", ret);
	return 0;
}

方法二：

//不能创建临时变量计数器
#include<stdio.h>
#include<string.h>
size_t my_strlen(const char* str)
{
	assert(str!=NULL);
	if (*str == '\0')
		return 0;
	else
		return (1 + my_strlen(str + 1));
}
int main()
{
	char str[] = "abcdef";
	size_t ret = my_strlen(str);
	printf("%u\n", ret);
	return 0;
}

方法三：

//指针-指针的⽅式
#include<stdio.h>
#include<string.h>
size_t my_strlen(const char* str)
{
	assert(str!=NULL);
	char* p = str;
	while (*p)
		p++;
	return p - str;
}
int main()
{
	char str[] = "abcdef";
	size_t ret = my_strlen(str);
	printf("%u\n", ret);
	return 0;
}

2、strcpy的使用和模拟

char* strcpy(char * destination, const char * source );

  • 将源指向的字符串复制到目标指向的数组中，包括终止 null 字符（并在该点停止）。

• 源字符串必须以 ‘\0’ 结束。
• 会将源字符串中的 ‘\0’ 拷⻉到⽬标空间。
• ⽬标空间必须⾜够⼤，以确保能存放源字符串。
• ⽬标空间必须可修改。

举个例子：

//拷贝一个字符串
int main()
{
	char str1[] = { 0 };
	char str2[] = "hello world";
	strcpy(str1, str2);
	printf("%s\n", str1);
	return 0;
}//hello world

strcpy的模拟实现：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
char* my_strcpy(char* dest, const char* sur)
{
	char* ret = dest;
	assert(dest != NULL);
	assert(sur != NULL);
	while (*sur!='\0')
	{
		*dest = *sur;
		sur++;
		dest++;
	}
	*dest = *sur;
	return ret;
}
int main()
{
	char str1[40] = "************";
	char str2[20] = "hello world";
	my_strcpy(str1, str2);
	printf("%s\n",str1);
	return 0;
}

3、strcat 的使用和模拟实现

char * strcat ( char * destination, const char * source );

  • 将源字符串的副本追加到目标字符串。

• 源字符串必须以 ‘\0’ 结束。
• ⽬标字符串中也得有 \0 ，否则没办法知道追加从哪⾥开始。
• ⽬标空间必须有⾜够的⼤，能容纳下源字符串的内容。
• ⽬标空间必须可修改。

举个例子使用一下：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr1[20] = "hello ";
	char arr2[20] = "world";
	strcat(arr1, arr2);
	printf("%s\n", arr1);
	return 0;
}//hello world

strcat的模拟实现：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
char* my_strcat(char* dest, char* src)
{
	char* ret = dest;
	assert(dest != NULL);
	assert(src != NULL);
	while (*src)
	{
		if (*dest == '\0')
		{
			*dest = *src;
			dest++;
			src++;
		}
		else
			dest++;
	}
	return ret;
}
int main()
{
	char arr1[20] = "hello ";
	char arr2[20] = "world";
	my_strcat(arr1, arr2);
	printf("%s\n", arr1);
	return 0;
}

4、strcmp 的使用和模拟实现

int strcmp ( const char * str1, const char * str2 );

  • 将 字符串 str1 与 C 字符串 str2 进行比较。

  • 开始比较每个字符串的第一个字符。如果它们彼此相等，则继续执行下一对，直到字符不同或达到终止字符。

    • 标准规定：

返回值表明
>0第⼀个字符串⼤于第⼆个字符串
=0第⼀个字符串等于第⼆个字符串
<0第⼀个字符串⼩于第⼆个字符串

• 那么如何判断两个字符串？ ⽐较两个字符串中对应位置上字符ASCII码值的⼤⼩。

举个例子证明一下：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	int ret1 = strcmp("abcdef", "abq");
	printf("%d\n", ret1);//-1
	int ret2 = strcmp("bbcdef", "abq");
	printf("%d\n", ret2);//1
	int ret3 = strcmp("abc", "abc");
	printf("%d\n", ret3);//0
	return 0;
}

strcmp 的模拟实现：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
	assert(str1 != NULL);
	assert(str2 != NULL);
	while (*str1 == *str2)
	{
		if (*str1 == '\0')
			return 0;
		str1++;
		str2++;
	}
	if (*str1 > *str2)
		return 1;
	else
		return -1;
}
int main()
{
	char arr1[] = "ab";
	char arr2[] = "abq";
	int ret = my_strcmp(arr1, arr2);
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

5、strncpy 函数的使用

char * strncpy ( char * destination, const char * source, size_t num );

  • 拷⻉num个字符从源字符串到⽬标空间。

    • 将源的前 num 个字符复制到目标。如果在复制 num 个字符之前找到源字符串的末尾（由 null 字符表示），则 destination 将用零填充，直到将 num 个字符写入该字符串。

    • 如果 source 的长度大于 num，则不会在目标末尾隐式附加 null 字符。因此，在这种情况下，destination 不应被视为以 null 结尾的字符串（这样读取它会溢出）。

    •目的地和源不得重叠。

我们写个程序来验证一下这个过程：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr1[20] = "abcdef";
	char arr2[] = "*********";
	strncpy(arr1, arr2, 3);
	return 0;
}

当我们开始调试时，打开窗口监视，我们可以发现arr2拷贝了三个字符在arr1中，使得arr1中的前三个字符变成了“ *** ”。
在这里插入图片描述

6、strncat 函数的使用

char * strncat ( char * destination, const char * source, size_t num );

  • 将source指向字符串的前num个字符追加到destination指向的字符串末尾，再追加一个’ \0 '字符。

    • 如果source 指向的字符串的⻓度⼩于num的时候，只会将字符串中到\0 的内容追加到destination指向的字符串末尾。

我们写个函数来验证一下:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr1[20] = "abcdef\0yyyyyyyyy";
	char arr2[] = "*******";
	strncat(arr1, arr2, 4);
	return 0;
}

依旧是调试起来验证，我们可以发现strncat是\0之前追加的。
在这里插入图片描述

7、strncmp函数的使用

int strncmp ( const char * str1, const char * str2, size_t num );

  • ⽐较str1和str2的前num个字符，如果相等就继续往后⽐较，最多⽐较num个字⺟，如果提前发现不⼀
    样，就提前结束。如果num个字符都相等，就是相等返回0。

    • 标准规定：

返回值表明
>0第⼀个字符在str1中的值大于str2中的值
=0两个字符串的内容相等
<0第⼀个字符在str1中的值小于str2中的值

举个例子：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr1[] = "abcquer";
	char arr2[] = "abcdef";
	printf("%d\n", strncmp(arr1, arr2, 4));//1
	return 0;
}

8、strstr 的使用和模拟实现

char * strstr ( const char * str1, const char * str2);

  • 字符串中找子字符串

• 函数返回字符串str2在字符串str1中第⼀次出现的位置。
• 字符串的⽐较匹配不包含 \0 字符，以 \0 作为结束标志。

写个程序验证一下：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr1[] = "abcdefabcdef";
	char arr2[] = "def";
	char* ret = strstr(arr1, arr2);
	printf("%s\n", ret);//defabcdef
	return 0;
}

strstr 的模拟实现：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
char* my_strstr(char* str1, char* str2)
{
	char* cp = str1;
	char* s1 = cp;
	char* s2 = str2;
	while (*cp)
	{
		s1 = cp;
		s2 = str2;
		while (*s1 && *s2 && *s1 == *s2)
		{
			s1++;
			s2++;
		}
		if (*s2 == '\0')
			return cp;
		cp++;
	}
	return NULL;
}
int main()
{
	char arr1[] = "abcdefabcdef";
	char arr2[] = "def";
	char* ret = my_strstr(arr1, arr2);
	printf("%s\n", ret);
	return 0;
}

9、strtok 函数的使用

char * strtok ( char * str, const char * sep);

  • 将字符串拆分

    • sep参数指向⼀个字符串，定义了⽤作分隔符的字符集合
    • 第⼀个参数指定⼀个字符串，它包含了0个或者多个由sep字符串中⼀个或者多个分隔符分割的标
    记。
    • strtok函数找到str中的下⼀个标记，并将其⽤ \0 结尾，返回⼀个指向这个标记的指针。（注：
    strtok函数会改变被操作的字符串，所以在使⽤strtok函数切分的字符串⼀般都是临时拷⻉的内容
    并且可修改。）
    • strtok函数的第⼀个参数不为 NULL ，函数将找到str中第⼀个标记，strtok函数将保存它在字符串
    中的位置。
    • strtok函数的第⼀个参数为 NULL ，函数将在同⼀个字符串中被保存的位置开始，查找下⼀个标
    记。
    • 如果字符串中不存在更多的标记，则返回 NULL 指针。

这里写个程序来理解一下：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr[] = "zhangwei@yeah.net";
	char copy[30];
	strcpy(copy, arr);
	char sep[] = "@.";
	char* ret = NULL;
	for (ret = strtok(copy, sep); ret!=NULL; ret = strtok(NULL, sep))
	{
		printf("%s\n", ret);
	}
	return 0;
}

在这里插入图片描述

10、strerror 函数的使用

char * strerror ( int errnum );

  • strerror函数可以把参数部分错误码对应的错误信息的字符串地址返回来。

在不同的系统和C语⾔标准库的实现中都规定了⼀些错误码，⼀般是放在 errno.h 这个头⽂件中说明
的，C语⾔程序启动的时候就会使⽤⼀个全⾯的变量errno来记录程序的当前错误码，只不过程序启动
的时候errno是0，表⽰没有错误，当我们在使⽤标准库中的函数的时候发⽣了某种错误，就会讲对应
的错误码，存放在errno中，⽽⼀个错误码的数字是整数很难理解是什么意思，所以每⼀个错误码都是
有对应的错误信息的。strerror函数就可以将错误对应的错误信息字符串的地址返回。

#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
//我们打印⼀下0~10这些错误码对应的信息
int main()
{
 int i = 0;
 for (i = 0; i <= 10; i++) {
 printf("%s\n", strerror(i));
 }
 return 0;
}

在Windows11+VS2022环境下输出的结果如下：

在这里插入图片描述

11、字符分类函数

C语⾔中有⼀系列的函数是专⻔做字符分类的，也就是⼀个字符是属于什么类型的字符的。

这些函数的使⽤都需要包含⼀个头⽂件是 ctype.h

函数如果他的参数符合下列条件就返回真
iscntrl任何控制字符
isspace空白字符：空格‘ ’，换页‘\f’，换行’\n’，回车’\r’，制表符’\t’或者垂直制表符’\v’
isdigit十进制数字0~9
isxdigit十六进制数字，包括所有十进制数字，小写字母a-f，大写字母A-F
islower小写字母a-z
isupper大写字母A-Z
isalpha字母a-z或者A-Z
isalnum字母或数字，a-z，A-Z，0-9
ispunct标点符号，任何不属于数字或字母的图形字符（可打印）
isgraph任何图形字符
isprint任何可打印字符，包括图形字符和空白字符

11.1 字符转换

上面这些函数的使⽤⽅法⾮常类似，我们来理解⼀个函数，其他的可以照猫画虎：

#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
	printf("%d\n", isupper('A'));//1
	printf("%d\n", isdigit('X'));//0

	printf("%c\n", tolower('A'));//a
	printf("%c\n", tolower ('b'));//b
	return 0;
}

#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
	char arr[20] = { 0 };
	gets(arr);//读一个串，遇到空格继续
	char* p = arr;
	while (*p)
	{
		if (isupper(*p))
		{
			*p = tolower(*p);
		}
		p++;
	}
	printf("%s\n", arr);
	return 0;
}

假如我们输入：I am A Good Boy
则程序输出为：
在这里插入图片描述

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