C语言——详解字符函数和字符串函数（上）

一、strlen的使用和模拟实现

1.strlen()函数的介绍

2.strlen()函数的具体使用

3.strlen函数的注意事项

4.strlen函数的模拟实现

二、strcpy的使用和模拟实现

1.strcpy()函数的介绍

2.strcpy()函数的具体使用

3.strcpy()函数的注意事项

4.strcpy函数的模拟实现

三、strcat 的使用和模拟实现

1.strcat()函数的介绍

2.strcat函数的具体使用

3.strcat函数的注意事项

4.strcat函数的模拟实现

四、strcmp的使用和模拟实现

1.strcmp()函数的介绍

2.strcmp()函数的具体使用

3.strcmp函数的注意事项

4.strcmp函数的模拟实现

一、strlen的使用和模拟实现

1.strlen()函数的介绍

strlen：计算的是字符串str的长度，从字符的首地址开始遍历，以 '\0' 为结束标志，然后将计算的长度返回，计算的长度并不包含'\0'。下面是库中的strlen（）函数：

size_t strlen (const char* str);

函数的参数为------const char* str：字符指针
返回值的类型------size_t：无符号整数（即：unsigned int）

前提知识：

const关键字：是用来定义常量的，若一个变量被const关键字修饰时，那么这个变量的值就不可以被改变。故：这里的 * str 的值是不能被修改的。
size_t数据类型：表示C中任何对象所能达到的最大长度，它是无符号整数。

1.使用const关键字：这里只是计算字符串的长度，用const修饰，避免将原字符串修改掉。

2.使用size_t数据类型：这里返回计算的字符串长度，长度最小值为0，不可能为负数。

2.strlen()函数的具体使用

场景一：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char arr[10] = "abcde";
	int num = strlen(arr);
	printf("数组arr的长度为：%d\n", num);
 
	return 0;
}

输出的结果：

场景二：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
	char arr[] = { 'a','b','c','d','e' };
	int num = strlen(arr);
	printf("数组arr的长度：%d\n", num);
 
	return 0;
}

输出的结果：

上述两种场景输出的结果并不相同

为什么会出现这样的结果，我们在用strlen函数时应该注意什么？

3.strlen函数的注意事项

strlen函数：当计算长度时，只有遇到'\0'才会停止计算，同时计算的长度不包含'\0'。

场景一，arr字符数组中存储的是一个字符串（字符串是以'\0'为结束标志的），那么strlen遍历到字符 'e' 时，再向后遍历，就会遇到'\0'，此时strlen停止遍历，返回字符个数：5；

场景二：字符'a'、'b'、 'c' 、'd' 、'e'五个字符依次存储在arr的字符数组中，并没有存储'\0',所以'e'字符后面存储的内容我们并不知道有什么。而strlen函数只有遇到'\0'时才停止，所以返回的个数是一个随机值。

故：我们使用strlen函数时，应该检查字符数组是否以'\0'为结束标志。

4.strlen函数的模拟实现

方式一：

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

方式二：

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

方式三：

int my_strlen(char* s)
{
	assert(str);
	char* p = s;
	while (*p != ‘\0’)
		p++;
	return p - s;
}

补充知识：assert（断言）：是一个宏。

assert 的作用是，将括号中的表达式计算出，如果其值为假（即为0），那么它会打印出一条出错信息,然后终止程序的运行。这里的assert是防止指针p指向为NULL。

二、strcpy的使用和模拟实现

1.strcpy()函数的介绍

strcpy()函数：是将一个字符串复制到另一块空间地址中的函数，‘\0’是停止拷贝的终止条件，同时也会将 '\0' 也复制到目标空间。下面是库中的strcpy()函数声明：

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

函数的参数：

char* destination---------目标字符串的首地址
const char* source------源地址：被复制的字符串的首地址，用const修饰，避免修改掉被拷贝的字符串

函数的返回值类型：

char*：返回的是目标字符串的首地址

2.strcpy()函数的具体使用

场景一：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main()
{
	char arr[10] = "########";
	printf("%s\n", strcpy(arr, "hello"));

	return 0;
}

输出的结果：

场景二：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
	char arr1[10] = "**********";
	char arr2[10] = "abcd";
	printf("%s\n", strcpy(arr1, arr2));
	return 0;
}

输出结果：

3.strcpy()函数的注意事项

1.源字符必须以 '\0'结束：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
	char arr1[10] = "**********";
	char arr2[] = { 'a','b','c','d' };
	printf("%s\n", strcpy(arr1,arr2));
 
	return 0;
}

这里的代码会出错，'\0'是停止拷贝的终止条件，arr2字符数组所在的内存空间后面存储的内容并不知道，不遇到 '\0' 拷贝就不会停止，这就会导致越界访问，程序就会出现问题。

2.目标空间必须足够大，以确保能放源字符串

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
	char arr1[5] = "*****";
	char arr2[] = "hello world";
	printf("%s\n", strcpy(arr1,arr2));
 
	return 0;
}

这里虽然拷贝成功并将结果输出了，但程序却崩溃了。目标空间太小，不足以放置拷贝的源字符串，会造成溢出的情况

3.目标空间必须可变

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
	char* str1 = "hello world";
	char str2[10] = "*********";
	printf("%s\n", strcpy(str1,str2));
 
	return 0;
}

这里的程序也出现了错误。str1指向的是常量字符串，是不可以被修改掉的，目标空间必须是可以被修改的，因为要将拷贝的字符串放在目标空间中。而源字符串可以是能够修改的，也可以是不能修改的，因为strcpy函数的第二个参数已经用const关键字修饰了，保证了拷贝过程中不会被修改。

4.strcpy函数的模拟实现

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

三、strcat 的使用和模拟实现

1.strcat()函数的介绍

strcat的函数原型的声明为：

char*strcat(char* strDestination, const char* strSource);

其返回值为char*,需要传入两个参数

strcat函数可以将一个字符串追加到另外一个字符串的后面

2.strcat函数的具体使用

比如在“hello”后面追加一段“world”就可以用strcat函数来实现

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char arr1[30] = "hello ";
	char arr2[] = "world";
	strcat(arr1, arr2);
	printf("%s\n", arr1);//追加字符串
    return 0;
}

打印结果：

3.strcat函数的注意事项

• 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。

• 字符串自己给自己追加，如何？

自己给自己追加

char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{
	char* ret = dest;
	assert(dest && src);
	//1. 找到目标空间的\0
	while (*dest)
	{
		dest++;
	}
	//2. 拷贝
	while (*dest++ = *src++)
	{
		;
	}
	return ret;
}

int main()
{
	char arr1[20] = "hello ";
	my_strcat(arr1, arr1);
	printf("%s\n", arr1);
	return 0;
}

这样会一直追加下去，并且会造成访问越界。

4.strcat函数的模拟实现

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;
}

四、strcmp的使用和模拟实现

1.strcmp()函数的介绍

strcmp函数是C语言中的字符串比较函数，用于比较两个字符串的大小。

函数原型：

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

该函数接受两个参数，分别为要比较的两个字符串的指针。
返回值为整形，表示两个字符串的大小关系。

• 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

◦ 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。

2.strcmp()函数的具体使用

strcmp函数的比较规则是按照字典序进行比较，即逐个字符比较。具体的比较过程如下：

若两个字符相等，则继续比较下一个字符。
若两个字符不相等，则返回它们的ASCII码差值（ASCII码值大的字符串大）。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
	char str1[] = "appple";
	char str2[] = "banana";
 
	int ret = strcmp(str1, str2);
	if (ret == 0)
		printf("str1和str2相等\n");
	else if (ret > 0)
		printf("str1大于str2\n");
	else
		printf("str1小于str2\n");
		
	return 0;
}

3.strcmp函数的注意事项

1、字符串的比较是按照字典序进行的，因此大小写字母的比较结果不同。

2、在比较字符串时，需要确保字符串以'\0'结尾，否则可能会导致比较结果不正确。

例如这个代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
	char str1[] = "hello";
	char str2[] = "hello";
 
	str1[5] = '!';
	int ret = strcmp(str1, str2);
	if (ret == 0)
		printf("str1和str2相等\n");
	else if (ret > 0)
		printf("str1大于str2\n");
	else
		printf("str1小于str2\n");
 
	return 0;
}

结果如下：

那为什么会这样呢？

分析如下

在这段代码中，我们将str1字符串的结尾标识符'\0'改成了'!'，运行代码后，输出结果为"str1大于str2"。这是因为str1字符串没有以'\0'结尾，所以strcmp函数会继续比较下去，直到遇到str2字符串的结尾标识符'\0'。由于str1字符串比str2字符串长，所以str1被认为是大于str2。

4.strcmp函数的模拟实现

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
 
int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
	assert(str1 && str2);
	while (*str1 == *str2)
	{
		if (*str1 == '\0')
			return 0;//相等
		str1++;
		str2++;
	}
	if (*str1 > *str2)
		return 1;//大于
	else
		return -1;//小于
}
 
int main()
{
	char str1[] = "appple";
	char str2[] = "banana";
 
	int ret = my_strcmp(str1, str2);
	if (ret == 0)
		printf("str1和str2相等\n");
	else if (ret > 0)
		printf("str1大于str2\n");
	else
		printf("str1小于str2\n");
		
	return 0;
}