字符函数和字符串函数（详解）

news2024/10/7 18:32:10

前言：内容包括：strlen，长度不受限制的字符串函数（strcpy，strcat，strcmp）

                             长度受限制的字符串函数（strncpy，strncat，strncmp），strstr 

1 求字符串长度 strlen

头文件：

#include <string.h>

结构：

size_t strlen ( const char * str )

字符串的结束标志是\0，strlen统计的是\0之前出现的字符个数

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr[] = "abcd";
	int len = strlen(arr);
	printf("%d", len);
	return 0;
}

abcd的长度是4

模拟实现：三种方法

way1：计数器

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

可以使用assert断言，确保str不是空指针 ，若是str是空指针，程序会报错

assert的头文件：

#include <assert.h>

my_strlen需要返回字符串的长度，故而返回类型设计为int

my_strlen只负责遍历字符串统计长度，并不会对字符串进行任何修改，故而用const修饰*str保证字符串的内容不会被修改

*str++：++是后置++，故而*str++这个表达式的结果是*str的值，然后str++，再指向下一个字符

way2：递归

int my_strlen(const char* str)
{
    assert(str);
	if (*str != '\0')
	{
		return 1 + my_strlen(str + 1);
	}
	else
	{
		return 0;
	}
}

现有字符串：abcd

 首先判断字符串的首字符是否为\0

   1 若不是，则此字符串的长度：1+my_strlen(str+1)

   字符串abcd的首字符a不是\0，则字符串abcd的长度=1（表示1个字符，即a）+字符串bcd的长度

    2 若此字符串的首字符为\0，则说明此字符串一个字符也没有，长度为0 

way3：指针-指针

int my_strlen(const char* str)
{
    assert(str);
	char* start = str;
	while (*str)
	{
		str++;
	}
	return str - start;
}

指针-指针：计算的是指针和指针之间的元素个数

现有字符串：abcd

我们需要两个指针，一个指针start指向字符串的首字符，一个指针str指向字符串的\0

两个指针相减，即可得到此字符串的元素个数，即字符串的长度

2 字符串拷贝 strcpy

头文件：

#include <string.h>

 结构：

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

strcpy的第一个参数是目标空间的地址，第二个参数是源字符串的地址

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    char arr1[] = "abcd";
    char arr2[20] = { 0 };
    strcpy(arr2, arr1);
    printf("%s", arr2);
}

模拟实现：strcpy会拷贝源字符串的\0

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

my_strcpy 只是遍历源字符串并拷贝它的内容到目标空间，不会对源字符串进行任何修改，故而用const修饰*src确保源字符串的内容不被修改

my_strcpy 需要拷贝源字符串的所有字符包括\0

my_strcpy会返回目标空间的起始地址

*dest++ = *src++：1 *dest=*src（拷贝字符） 2 dest++，src++（指向下一个字符）

这样可以做到将\0拷贝完成之后，由于*dest++ = *src++表达式的结果为0，自动结束while循环

3 字符串追加（不可自己追加自己）strcat 

自己追加自己会导致死循环，因为永远也找不到\0，故而无法停止

头文件：

#include <string.h>

结构： 

char * strcat ( char * destination, const char * source )
int main()
{
    char arr1[20] = "hello ";
    char arr2[] = "world";
    strcat(arr1, arr2);
    printf("%s", arr1);
}

 模拟实现：strcat会从目标空间中的字符串的\0开始拷贝，并且拷贝被追加字符串的\0

char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{
    assert(dest && src);
    char* ret = dest;
    while (*dest)
    {
        dest++;
    }
    //此时dest指向的就是目标空间中的字符串中的\0
    while (*dest++ = *src++)//拷贝要追加的字符串内容
    {
        ;
    }
    return ret;
}

1 找到目标空间中的字符串的\0

2 从此\0开始拷贝，将被追加的字符串的所有字符包括\0拷贝到目标空间中

my_strcat会返回追加字符串后目标空间的起始地址

4 字符串比较 strcmp

头文件：

#include <string.h>

结构： 

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

返回一个整数值，该值指示字符串之间的关系：

返回值表明
<0第一个不匹配的字符在 str1 中的值低于 str2 中的值
0两个字符串的内容相等
>0第一个不匹配的字符在 str1 中的值大于在 str2 中的值

 

#include<string.h>
#include<stdio.h>
int main()
{
    char arr1[] = "abc";
    char arr2[] = "bde";
    int ret = strcmp(arr1, arr2);
    printf("%d", ret);
}

abc

bde

a与b不等，又a的ASCII码值<b的ASCII码值，故而第二个字符串大于第一个字符串，会返回一个<0的数值

abf

abd

a和a相等，比较下一对：b和b，相等，比较下一对：f和d

f和d不等，又f的ASCII码值>d的ASCII码值，故而第一个字符串>第二个字符串，返回一个>0的数值

abc

abc

这两个字符串的内容全部相等，则返回0

模拟实现：

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;
}

1 若两个对应位置上的字符相同，则跳过这一对位置，直至找到一对不等的字符

2 判断两个字符串完全相同（只会在while循环内部出现）：一直比较至\0说明两个字符串相同，则返回0

   判断两个字符串不同：跳出while循环时说明找到了一对不等的字符，返回*str1-*str2，值>0说明第一个字符串大于第二个字符串，值<0说明第一个字符串小于第二个字符串

5 strncpy

头文件：

#include <string.h>

结构： 

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

如果源字符串的长度小于num，则拷贝完源字符串之后，在目标的后边追加0，直到num个 

int main()
{
    char arr1[] = "abf";
    char arr2[20] = { 0 };
    strncpy(arr2, arr1,2);
    printf("%s", arr2);
}

模拟实现： 

char* my_strncpy(char* dest, const char* src, size_t num)
{
    assert(dest && src);
    char* ret = dest;
    while (num--)
    {
        *dest++ = *src++;
    }
    return ret;
}

num:拷贝字符的个数

6 strncat 

头文件：

#include <string.h>

结构： 

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

要追加的字符串被追加完成后，strncat会自动添加一个\0 

int main()
{
    char arr1[20] = "hello ";
    char arr2[] = "world";
    strncat(arr1, arr2,3);
    printf("%s", arr1);
}

 模拟实现：

char* my_strncat(char* dest, const char* src, size_t num)
{
    assert(dest && src);
    char* ret = dest;
    while (*dest)
    {
        dest++;
    }
//此时*dest是目标空间中的字符串的\0
    while (num--)
    {
        *dest++ = *src++;
    }
    *dest = '\0';
    return ret;
}

1 找到目标空间中的字符串的\0

2 从此\0的位置开始拷贝，拷贝num次

3 在拷贝全部结束后在目标空间已经追加好后的字符串末尾，手动加上\0

7 strncmp

头文件：

#include <string.h>

结构：

int strncmp ( const char * str1, const char * str2, size_t num )
int main()
{
    char arr1[] = "abcde";
    char arr2[] = "abcfg";
    int ret = strncmp(arr1, arr2,4);
    printf("%d", ret);
}

ret返回的是<0的数值，第一个字符串小于第二个字符串

模拟实现：

int my_strncmp(const char* str1, const char* str2,size_t num)
{
    assert(str1 && str2);
    while (num--)
    {
        if (*str1 == *str2)
        {
            str1++;
            str2++;
        }
        else
        {
            return *str1 - *str2;
        }
    }
    return 0;
}

循环num次，若是对应位置上的字符相等，则跳过这一对

若是对应位置上的字符不相等，则返回*str1-*str2

当while循环结束后还没有返回过，则说明这num个字符的内容完全相同，返回0

8 字符串中查找某个字符串 strstr

头文件：

#include <string.h>

结构： 

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

在str1字符串中查找str2字符串，若是找不到则返回NULL，若是找到了，则返回str2第一次出现在str1中的地址

int main()
{
    char arr1[] = "abbbbcde";
    char arr2[] = "bbc";
    char *ret = strstr(arr1, arr2);
    if (ret == NULL)
    {
        printf("找不到\n");
    }
    else
    {
        printf("%s", ret);
    }
}

模拟实现： 

char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
    assert(str1 && str2);
    char* cp = str1;
    while (*cp)
    {
        char* s1 = cp;
        char* s2 = str2;
        while (*s1 && *s2 && *s1==*s2)
        {
            s1++;
            s2++;
        }
        if (*s2 == '\0')//匹配成功
        {
            return cp;
        }
        cp++;
    }
    return NULL;
}

cp:记录每个开始匹配的位置

str1字符串中的每个字符都有从它的位置开始向后匹配的可能

s1：负责遍历str1字符串

s2：负责遍历str2字符串

若是*s1==*s2，则说明当前匹配的一对字符相同，则s1++，s2++，判断下一对字符

若是*s1！=*s2，则匹配失败，cp++，指向下一个新的开始匹配的位置

当每个可能匹配成功的开始位置都循环遍历了之后还未返回有效地址，则说明在str1字符串中找不到str2字符串，返回NULL

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