第十四讲：C语言字符函数和字符串函数

1. 字符分类函数

2、字符转换函数

3. strlen的使⽤和模拟实现

4. strcpy 的使⽤和模拟实现

5. strcat 的使⽤和模拟实现

6. strcmp 的使⽤和模拟实现

7. strncpy 函数的使⽤

8. strncat 函数的使⽤

9. strncmp函数的使⽤

10. strstr 的使⽤和模拟实现

11. strtok 函数的使⽤

12. strerror 函数的使⽤

13、atoi函数的使用和模拟

正⽂开始

在编程的过程中，我们经常要处理字符和字符串，为了⽅便操作字符和字符串，C语⾔标准库中提供了⼀系列库函数，接下来我们就学习⼀下这些函数。

1. 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

首先第一个函数原型为：

int iscntrl(int c);

检查所传的字符是否是控制字符。

如果 c 是一个控制字符，则该函数返回非零值，否则返回 0。

例如：可以用以下程序判断是否为控制字符

#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
	char c = '\a';
	printf("%d ", iscntrl(c));

	return 0;
}

第二个函数的函数原型为：

int isspace(int c);

检查所传的字符是否是空白字符。

如果 c 是一个空白字符，则该函数返回非零值（true），否则返回 0（false）。

例如：

#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
	char c = ' ';
	printf("%d ", isspace(c));

	return 0;
}

第三个函数原型为：

int isdigit(int c);

检查所传的字符是否是十进制数字字符。

如果 c 是一个数字，则该函数返回非零值，否则返回 0。

例如：

#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
	char c = '8';
	printf("%d ", isdigit(c));

	return 0;
}

第四个函数原型为：

int isxdigit(int c);

检查所传的字符是否是十六进制数字，十六进制一般用数字 0 到 9 和字母 A 到 F（或 a~f）表示，其中 A~F 表示 10~15: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f A B C D E F。

如果 c 是一个十六进制数字，则该函数返回非零的整数值，否则返回 0。

例如：

#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
	char c = '8';
	printf("%d ", isxdigit(c));

	return 0;
}

第五个函数原型为：

int islower(int c);

检查所传的字符是否是小写字母。

如果 c 是一个小写字母，则该函数返回非零值（true），否则返回 0（false）。

例如：

#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
	char c = 'a';
	printf("%d ", islower(c));

	return 0;
}

第六个函数声明为：

int isupper(int c);

检查所传的字符是否是大写字母。

如果 c 是一个大写字母，则该函数返回非零值（true），否则返回 0（false）。

例如：

#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
	char c = 'A';
	printf("%d ", isupper(c));

	return 0;
}

第七个函数原型为：

int isalpha(int c);

检查所传的字符是否是字母。

如果 c 是一个字母，则该函数返回非零值，否则返回 0。

例如：

#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
	char c = 'A';
	printf("%d ", isalpha(c));

	return 0;
}

第八个函数原型为：

int isalnum(int c);

检查所传的字符是否是字母和数字。

如果 c 是一个数字或一个字母，则该函数返回非零值，否则返回 0。

例如：

#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
	char c = '5';
	printf("%d ", isalnum(c));

	return 0;
}

第九个函数原型为：

int ispunct(int c);

检查所传的字符是否是标点符号字符。

如果 c 是一个标点符号字符，则该函数返回非零值（true），否则返回 0（false）。

例如：

#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
	char c = ',';
	printf("%d ", ispunct(c));

	return 0;
}

第十个函数原型为：

int isgraph(int c);

检查所传的字符是否有图形表示法。带有图形表示法的字符是除了空白字符（比如 ' '）以外的所有可打印的字符。

如果 c 有图形表示法，则该函数返回非零值，否则返回 0。

例如：

#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
	char c = 'k';
	printf("%d ", isgraph(c));

	return 0;
}

第十一个函数原型为：

int isprint(int c);

检查所传的字符是否是可打印的。可打印字符是非控制字符的字符。

如果 c 是一个可打印的字符，则该函数返回非零值（true），否则返回 0（false）。

例如：

#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
	char c = 'k';
	printf("%d ", isprint(c));

	return 0;
}

上面的代码都十分简单，下面来一个题目，体会一下字符分类函数：

写⼀个代码，将字符串中的⼩写字⺟转⼤写，其他字符不变。

例如：

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main()
{
	int i = 0;
	char str[] = "Test String.\n";
	char c;
	while (str[i])
	{
		c = str[i];
		if (islower(c))
			c -= 32;
		putchar(c);
		i++;
	}
	return 0;
}

运行结果为：

2、字符转换函数

C语⾔提供了2个字符转换函数：

int tolower ( int c ); //将参数传进去的⼤写字⺟转⼩写 
int toupper ( int c ); //将参数传进去的⼩写字⺟转⼤写

上⾯的代码，我们将⼩写转⼤写，是-32完成的效果，有了转换函数，就可以直接使⽤ tolower 函数。

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main()
{
	int i = 0;
	char str[] = "Test String.\n";
	char c;
	while (str[i])
	{
		c = str[i];
		if (islower(c))
			c = toupper(c);
		putchar(c);
		i++;
	}
	return 0;
}

3. strlen的使⽤和模拟实现

函数原型为：

size_t strlen ( const char * str );

• 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

例如我们看一道程序：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	const char* str1 = "abcdef";
	const char* str2 = "bbb";
	if (strlen(str2) - strlen(str1) > 0)
	{
		printf("str2>str1\n");
	}
	else
	{
		printf("srt1>str2\n");
	}
	return 0;
}

运行结果为：

很明显，结果与我们的预期不符，实际上这是由于strlen函数的返回值导致的，size_t的返回值是无符号的整形，两个size_t的数相减仍为一个size_t的数，所以结果会是一个正数，在这一点一定要注意，因为比较容易出错。

strlen的模拟实现：

⽅式1：

/计数器⽅式
int my_strlen(const char* str)
{
	int count = 0;
	assert(str);
	while (*str)
	{
		count++;
		str++;
	}
	return count;
}

⽅式2：

//不能创建临时变量计数器
int my_strlen(const char* str)
{
	assert(str);
	if (*str == '\0')
		return 0;
	else
		return 1 + my_strlen(str + 1);
}

⽅式3：

//指针-指针的⽅式
int my_strlen(char* str)
{
	assert(str);
	char* p = str;
	while (*p !='\0')
		p++;
	return p - str;
}

4. strcpy 的使⽤和模拟实现

函数原型为：

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

• 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。

strcpy的模拟实现:

char* my_strcpy(char* dest, const char* src)
{
	char* ret = dest;
	assert(dest != NULL);
	assert(src != NULL);

	while ((*dest++ = *src++))
	{
		;
	}
	return ret;
}

5. strcat 的使⽤和模拟实现

函数原型为：

char *strcat(char *dest, const char *src)

• 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。

• 使用strcat函数不要让字符串给自己追加，也就是strcat函数的两个参数不能相同。

模拟实现strcat函数：

char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{
	char* ret = dest;
	assert(dest != NULL);
	assert(src != NULL);
	while (*dest)
	{
		dest++;
	}
	while ((*dest++ = *src++))
	{
		;
	}
	return ret;
}

6. strcmp 的使⽤和模拟实现

函数原型为：

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

• 标准规定：

◦ 第⼀个字符串⼤于第⼆个字符串，则返回⼤于0的数字

◦ 第⼀个字符串等于第⼆个字符串，则返回0

◦ 第⼀个字符串⼩于第⼆个字符串，则返回⼩于0的数字

⽐较两个字符串中对应位置上字符ASCII码值的⼤⼩。

strcmp函数的模拟实现：

int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
	int ret = 0;
	assert(str1 != NULL);
	assert(str2 != NULL);
	while (*str1 == *str2)
	{
		if (*str1 == '\0')
			return 0;
		str1++;
		str2++;
	}
	return *str1 - *str2;
}

7. strncpy 函数的使⽤

函数原型为：

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。

• 如果源字符串的⻓度⼩于num，则拷⻉完源字符串之后，在⽬标的后边追加0，直到num个。

模拟实现：

char* my_strncpy(char* dst, const char* src, size_t n)
{
	int i;
	for (i = 0; src[i] && i < n; i++)
	{
		dst[i] = src[i];
	}
	if (i < n)
	{
		dst[i] = 0;
	}
	
	return dst;
}

8. strncat 函数的使⽤

函数原型为：

char *strncat(char *dest, const char *src, size_t n)

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。

模拟实现：

char* my_strcat(char* dst, const char* src, size_t n)
{
	char* tmp = dst;
	while (*dst)
	{
		dst++;
	}
	int i;
	for (i = 0; src[i] && i < n; i++)
	{
		dst[i] = src[i];
	}
	dst[i] = 0;
	return tmp;
}

例如：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char str1[20];
	char str2[20];
	strcpy(str1, "To be ");
	strcpy(str2, "or not to be");
	strncat(str1, str2, 6);
	printf("%s\n", str1);
	return 0;
}

运行结果为：

9. strncmp函数的使⽤

函数原型为：

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，⼤的字符所在的字符串⼤于另外⼀个。如果num个字符都相等，就是相等返回0。

用法与strcmp基本一样，就是要指定比较前多少项。

10. strstr 的使⽤和模拟实现

函数原型为：

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

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

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char str[] = "This is a simple string";
	char* pch;
	pch = strstr(str, "simple");
	strncpy(pch, "sample", 6);
	printf("%s\n", str);
	return 0;
}

运行结果为：

strstr的模拟实现：

char* strstr(const char* str1, const char* str2)
{
	char* cp = (char*)str1;
	char* s1, * s2;
	if (!*str2)
		return((char*)str1);

	while (*cp)
	{
		s1 = cp;
		s2 = (char*)str2;
		while (*s1 && *s2 && !(*s1 - *s2))
			s1++, s2++;
		if (!*s2)
			return(cp);
		cp++;
	}

	return(NULL);
}

11. strtok 函数的使⽤

函数原型为：

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

• 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。

例如：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char arr[] = "192.168.6.111";
	char* sep = ".";
	char* str = NULL;
	for (str = strtok(arr, sep); str != NULL; str = strtok(NULL, sep))
	{
		printf("%s\n", str);
	}
	return 0;
}

运行结果为：

例如：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr[] = "wang@year,net";
	char copy[20];
	strcpy(copy, arr);
	char sep[] = "@,";
	char* ret = strtok(copy, sep);
	printf("%s\n", ret);
	ret = strtok(NULL, sep);
	printf("%s\n", ret);
	ret = strtok(NULL, sep);
	printf("%s\n", ret);
	return 0;
}

运行结果为：

12. strerror 函数的使⽤

函数原型为：

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。

注：一次只能打印一个错误。但是错误码可能会发生变化，只要是检测出一个与之前不同的错误，错误码就会随之改变。

另外，编译器报出的是语法错误，而这个错误码对应的错误信息是程序运行时的错误。

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

运行结果为：

例如：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	pFile = fopen("unexist.ent", "r");
	if (pFile == NULL)
		printf("Error opening file unexist.ent: %s\n", strerror(errno));
	return 0;
}

运行结果为：

也可以了解⼀下perror函数，perror函数相当于⼀次将上述代码中的第9⾏完成了，直接将错误信息打印出来。

perror函数打印完参数部分的字符串后，再打印⼀个冒号和⼀个空格，再打印错误信息。这个函数需要头文件stdio.h

例如：

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	pFile = fopen("unexist.ent", "r");
	if (pFile == NULL)
		perror("Error opening file unexist.ent");
	return 0;
}

运行结果为:

13、atoi函数的使用和模拟

函数原型为:

int atoi(const char *str)

把参数 str 所指向的字符串转换为一个整数（类型为 int 型）。

该函数返回转换后的长整数，如果没有执行有效的转换，则返回零。

模拟实现：

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
#include<limits.h>
#include<ctype.h>
int my_atoi(const char* str)
{
	assert(str);
	if (*str == '\0')
		return 0;
	while (isspace(*str))
	{
		str++;
	}
	int flag = 1;
	if (*str == '+')
	{
		flag = 1;
		str++;
	}
	else if (*str == '-')
	{
		flag = -1;
		str++;
	}
	long long ret = 0;
	while (*str != '\0')
	{
		if (isdigit(*str))
		{
			ret = ret * 10 + flag * (*str - '0');
			if (ret > INT_MAX || ret < INT_MIN)
			{
				return 0;
			}
		}
		else
		{
			return (int)ret;
		}
		str++;
	}
	return (int)ret;

}

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