【C进阶】字符串函数

news2024/9/22 1:13:48

 C语言中对字符和字符串的处理很频繁，但是C语言本身是没有字符串类型的，字符串通常放在常量字符串中或者字符数组中

字符串常量适用于那些对它不做修改的字符串函数

本章重点介绍处理字符串函数的库函数的使用和注意事项

一、字符串函数

这些函数都要引头文件：#include<string.h>

1.1 strlen

size_t  strlen（const char *str)

（1）库函数，是用来求字符串长度的，本质上统计的是字符串中\0之前的字符的个数（不包括’\0‘）

（2）参数指向的字符串（传地址）必须要以 '\0' 结束

（3）注意函数的返回值为size_t，是无符号的(易错）

下面看看这个代码：思考一下结果是什么？

#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;
}

【答案】：srt2>str1

【解释】：两个无符号数相减得到的还是无符号数，那么一个小的数减去一个大的数还是得不到负数，所以就会打印srt2>str1

【改进】：将size_t类型强转为int类型

if ((int)strlen(str2) - (int)strlen(str1) > 0)

strlen函数的三种模拟实现：

（1）计数器：

size_t my_strlen(const char* str)
{
	int count = 0;
	while (*str++)
	{
		count++;
	}
	return count;
}

（2）递归：

size_t my_strlen(const char* str)
{
	if (*str)
		return my_strlen(str+1) + 1;
	else
		return 0;
}

（3）指针-指针

size_t my_strlen(const char* str)
{
	char* p = str;
	while (*p)
	{
		p++;
	}
	return p - str;
}

1.2 strcpy

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

把 source所指向的字符串复制到 destination，而且会覆盖destination中的字符（字符串拷贝）

（1） 源字符串必须以 '\0' 结束

（2）会将源字符串中的 '\0' 拷贝到目标空间（不然找不到‘\0'没法结束，就可能会导致数组越界）

（3）目标空间必须足够大，以确保能存放源字符串

（4）目标空间必须可变

（5）返回值是目标空间的地址（参数前面是目标字符串的地址，后面是源头字符串的地址）

验证strcpy会将源字符串中的'\0'拷贝到目标空间： 

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr1[20] = "WORLDGOOD";
	char arr2[] = "HELLO";

	strcpy(arr1, arr2);
	printf("%s\n", arr1);

	return 0;
}

未strcpy前的arr1： 

strcpy后的arr1： 可以看到下标为5的元素就是'\0'

 当目标空间为常量字符串时，不满足条件（4），那么就会出现错误：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char* p = "abcdefghi";//常量字符串
	char arr2[] = "HELLO";

	strcpy(p, arr2);//err
	printf("%s\n", p);

	return 0;
}
 strcpy函数的模拟实现： 
#include<assert.h>
char* my_strcpy(char* dest, const char* src)
{
	char* ret = dest;
	assert(dest && src);//防止dest和src是空指针

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

1.3 strcat

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

把 source所指向的字符串追加到 destination所指向的字符串的结尾（字符串追加）

内部逻辑：

<1>找到destination的末尾'\0'

<2>再把source的内容追加到destination的后面，会把前面字符串的’\0'覆盖

（1）源字符串必须以'\0'结束（’\0'也会追加过去）

（2）目标空间必须足够大，而且必须可以修改

（3）目标字符串中也得有’\0'，保证可以找到目标空间的末尾进行追加

（4）字符串不能自己给自己追加：这样会进入死循环，前面的'\0'被覆盖了，没有’\0'无法结束

 strcpy函数的模拟实现： 

<1>找到目标空间的末尾

<2>数据的追加(跟strcpy函数一样）

char* my_strcat(char* dest,const char* src)
{
	char* ret = dest;
	assert(dest && src);
	//1.找到目标空间的末尾
	while (*dest != '\0')
	{
		dest++;
	}
	//2.数据的追加(跟strcpy函数一样）
	while (*dest++ = *src++)
	{
		;
	}
	return ret;
}

 1.4 strcmp

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

（string compare）字符串比较函数

（1）不是比较长度，而是比较对应位置字符的大小（也就是ACSII值）

eg： str1=”abcdef“  str2=“abq" 

在这个两个字符串前面两个字符都一样，但是到第三个字符位置上，str1是c，str2是q，q的ACSII值大于c，那么最后str1<str2

（2）标准规定：

str1>str2，则返回大于0的数

str1<str2,则返回小于0的数

str1和str2相等，则返回等于0的数

 在VS中返回值就是-1，0，1，但是其他编译器就不一定

  strcmp函数的模拟实现：

（1)初阶版：

#include<assert.h>
int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
	assert(str1 && str2);

	while (*str1==*str2)
	{
		if (*str1 == '\0')
			return 0;
		str1++;
		str2++;
	}
	if (*str1 > *str2)
	{
		return 1;
	}
	else
	{
		return -1;
	}
	
}

(2) 进阶版：这样简化了很多，而且返回值不只是1或者-1

#include<assert.h>
int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
	assert(str1 && str2);

	while (*str1==*str2)
	{
		if (*str1 == '\0')
			return 0;
		str1++;
		str2++;
	}

	return *str1 - *str2;
}

 上面介绍的都是长度不受限制的字符串函数（strcpy，strcat，strcmp）

下面再来学习一下长度受限制的字符串函数：（strncpy，strncat，strncmp）

2.1 strncpy

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

拷贝num个字符从源字符串到目标空间

（1）如果源字符串的长度小于num，则拷贝完源字符串之后，在目标空间的后面追加’\0',直到num个

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr1[20] = "XXXXXXXXXXXXX";
	char arr2[] = "abc";
	strncpy(arr1, arr2, 6);
	printf("%s\n", arr1);
	return 0;
}

我们可以看到arr2只有四个元素，但是要传6个字符，那么就自动在后面补上’\0'，直到补到num个为止(这里printf打印arr1时，后面的XXXX是不会打印的，因为字符串遇到‘\0'就结束了，就不会再向后走了）

2.2 strncat 

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

 如果num大于源字符串的长度，只会追加源字符串的长度

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr1[20] = "abc\0xxxxxxxxxxxxx";  //一定要有\0,不然找不到字符串的末尾
	char arr2[] = "defghi";
	strncat(arr1, arr2, 10);
	printf("%s\n", arr1);

	return 0;
}

 2.3 strncmp

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

比较到出现另一个字符不一样或者一个字符串结束或者num个字符全部比较完、

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr1[] = "abczef";
	char arr2[] = "abcqw";

	int ret = strncmp(arr1, arr2, 4);
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

3.1 strstr

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

 string string 在字符串中找字符串

（1）strstr会返回str1中str2第一次出现的位置（多次出现只会返回第一次出现的地址）

         如果str1中没有str2，就返回NULL

eg：代码结果：defghi

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr1[] = "abcdefghi";
	char arr2[] = "def";
	char* ret = strstr(arr1, arr2);
	if (ret == NULL)
	{
		printf("找不到\n");
	}
	else
	{
		printf("%s\n", ret);
	}
	return 0;
}
   strstr函数的模拟实现：

（1）得有一个指针（cp）记录从哪开始str1和str2相匹配了

（2）对于str1="abbbcdef\0"  str2="bbc\0”就没有那么简单了（当str1指向第三个b时，发现str2对应的不是b而是c，那么有得重新开始，所以还得有个指针指向str2的头部得以返回）

我们就考虑再加两个指针s1和s2分别去遍历str1和str2，str1和str2就指向这两个字符串的头部

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
const char *my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
	const char* cp=str1;//记录开始匹配的位置
	const char* s1 ;
	const char* s2 ;//分别去遍历字符串

	assert(str1 && str2);

	if (*str2 == '\0')
		return str1;//空字符串是所有字符串的子字符串

	while (*cp)//如果str1是空字符就是直接跳出循环
	{
		s1 = cp;//重新开始s1就得从cp开始
		s2 = str2;//s2从str2开始
		while (*s1&&*s2&& *s1 == *s2)//s1和s2不相等或者都为0就停下来
		{
			s1++;
			s2++;
		}
		if (*s2 == '\0')
			return cp;
		cp++;//s1和s2不相等就cp向后走一个位置
	}
	return NULL;//找不到返回空指针
}

 这个strstr的模拟实现是一种暴力求解的方式，算法不够高效，有兴趣可以去研究KMP算法

3.2 strtok

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

这个函数是用来切割字符串的

eg：shenyu@yeah.net(yeah是域名，.net是后缀）//@和.就切割了字符串

192.168.101.23  //IP地址，点分十进制

（IP地址本来是一个无符号整数，这个整数不方便记忆，所以将这个整数转化为点分十进制的表示方式）

（1）sep参数是个字符串，定义了用作分隔符的字符集合

（2）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

（3）strtok函数找到str中的下一个标记，并将其用 \0 结尾（把这个标记改为‘\0')，返回一个指向这个标记的指针（有记忆功能）（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贝的内容并且可修改）

（4）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（第一次传参：s = strtok(arr, p)）

（5）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（后面传参：s = strtok(NULL, p)）

（6）如果字符串中不存在更多的标记，则返回 NULL 指针

理解怎么使用：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr[] = "shenyu@yeah.net";

	char buf[200] = { 0 };
	strcpy(buf, arr);//拷贝一份

	char* p = "@.";
	char* s = strtok(buf, p);
	printf("%s\n", s);

	s = strtok(NULL, p);
	printf("%s\n", s);

	s = strtok(NULL, p);
	printf("%s\n", s);

	return 0;
}

代码结果： 

 

奇葩的函数：第一次调用和后面的调用传递的参数不一样

真正使用strtok函数的代码：这个代码的结果和上面一样，for直接打印所有分割的字符

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr[] = "shenyu@yeah.net";

	char buf[200] = { 0 };
	strcpy(buf, arr);//拷贝一份

	char* p = "@.";
	char* s = NULL;

	for (s = strtok(arr, p); s != NULL; s = strtok(NULL, p))
	{
		printf("%s\n", s);
	}

	return 0;
}

3.3 strerror

char * strerror (int errnum)

 将错误码翻译错误信息，返回错误信息的字符串的起始地址

当使用库函数或者进行整个的软件设计的过程中，可能会有错误码 eg：404

C语言中使用库函数的时候，如果发生错误，就会将错误码放在errno的变量中

errno是一个全局的变量，可以直接使用的 eg：0，1，2，3，4，5...

下面我们来看看错误码对应的错误信息:

#include<stdio.h>
int main()
{
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d: %s\n", i, strerror(i));
	}
	return 0;
}

结果如下： 

再来个打开文件的例子：

fopen以读的形式打开文件
如果文件存在，打开成功
如果文件不存在，打开失败 

用errno变量要引头文件：#include<errno.h> 

#include<stdio.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
int main()
{
	FILE *pf=fopen("add.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("打开文件失败，原因是：%s\n", strerror(errno));
        return 1;
	}
	else
	{
		printf("打开文件成功\n");
	}
	return 0;
}

拓展：perror函数：直接打印错误所对应的错误信息

相当于printf+strerror（打印规则：自定义信息+xxxxx）

#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE *pf=fopen("add.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("打开文件失败");
	}
	else
	{
		printf("打开文件成功\n");
	}
	return 0;
}

 

二、字符分类函数： 

这些函数都需要引头文件：#include <ctype.h>

函数如果他的参数符合以下条件就返回真
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，包括所以十进制数字，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A~Z
isalnum字母或者数字，a~z,A~Z,0~9

ispunct

标点符号，任何不属于数字或者字母的图形字符（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

eg1：判断一个字符是否是小写字母 （    int islower （int c）  ） 

#include<stdio.h>
int main()
{
	char ch = 'w';
	if (islower(ch))
	{
		printf("小写\n");
	}
	else
	{
		printf("非小写\n");
	}
	return 0;
}

 eg2：判断一个字符是不是十六进制数字

#include<stdio.h>
int main()
{
	int ret = isxdigit('q');
	printf("%d\n", ret);

	return 0;
}

 三、字符转换函数

这些函数都需要引头文件：#include <ctype.h>

int tolower（int c）；

int  toupper（int c）；

 eg1：大写转小写，小写转大写

#include<stdio.h>
int main()
{
	int ret = tolower('a');
	printf("%c\n", ret);//A

	ret = tolower(ret);
	printf("%c\n", ret);//a
	return 0;
}

eg2：字符串大写字母全部转为小写

#include<stdio.h>
int main()
{
	char arr[] = "Test String.\n";
	char* p = arr;
	while (*p)
	{
		if (isupper(*p))
		{
			*p = tolower(*p);
		}
		p++;
	}
	printf("%s", arr);
	return 0;
}

本次内容就到此啦，欢迎评论区或者私信交流，觉得笔者写的还可以，或者自己有些许收获的，麻烦铁汁们动动小手，给俺来个一键三连，万分感谢 ! 

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