在前面我们已经学习了strlen、strcpy、strcat、strcmp几个库函数，今天我们继续学习剩余的库函数。
上期链接：
C语言进阶——字符函数和字符串函数（上）_wangjiushun的博客-CSDN博客
目录：
3、长度受限制的字符串函数
strncpy
strncat
strncmp
4、字符串查找
strstr
strtok
5、错误信息报告
strerror
6、字符操作
7、内存操作函数
memcpy
memmove
memset
memcmp
三、长度受限制的函数字符串
1、 strncpy
函数原型：char* strncpy(char* destination, const char* source, size_t num)；
1、从源字符串拷贝num个字符到目标空间
2、如果源字符串的长度大于num，则只拷贝num个字符，并不会在目标空间后追加‘\0’字符
3、如果源字符串的长度小于num，则拷贝玩源字符串之后（包括‘\0’），在目标空间的后面追加‘\0’，直到num个。
4、源指向的空间与目标空间不能重叠
5、目标空间必须可变
讲解：
（1）strncpy函数的返回类型和参数是怎么设计的？
strncpy与strcpy相似，只是多了一个参数size_t num，可以自己决定拷贝几个字符源字符串到目标空间中（在决定拷贝几个字符时，我们会考虑目标空间是否足够大），所以相对strcpy函数安全一些。
（2）拷贝num个字符从源字符串到目标空间
①如果源字符串长度大于num，则只拷贝num个字符，并不会在目标后追加‘\0’
代码实例：
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
char arr1[20] = "################";
char arr2[] = "abcdef";
//把arr2中的以首字符开始的前3个字符拷贝到arr1中
strncpy(arr1, arr2, 3);
printf("%s\n", arr1);
return 0;
}
F10调试之后，观察目标空间arr1的内存：
②如果源字符串的长度小于num，则拷贝玩源字符串之后（包括‘\0’），在目标空间的后面追加‘\0’，直到num个。
代码实例：
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
char arr1[20] = "################";
char arr2[] = "abcdef";
//把arr2中的以首字符开始的前10个字符拷贝到arr1中
strncpy(arr1, arr2, 10);
printf("%s\n", arr1);
return 0;
}F10调试之后，观察目标空间arr1的内存：
（3）模拟实现strncpy
分析：
strncpy函数是从源字符串拷贝num个字符到目标空间的，模拟strncpy，那函数的返回类型、参数类型应该一致。
函数体的实现：
①定义char* start变量存储目标空间的起始地址；
②将源字符串拷贝num个字符到目标空间：
a. 拷贝源字符串：num <= 源字符串
b. 判断num是否为0，不为0在目标后追加‘\0’
③返回目标空间的起始地址。
代码演示：
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
char* my_strncpy(char* dest, const char* src, size_t num)
{
//断言指针的有效性
assert(dest && src);
//存储目标空间的起始地址
char* start = dest;
//将源指向的字符串拷贝num个字符到目标空间
//①num <= 源字符串，拷贝源字符串
while (num)//注意num是无符号类型，写成后置--，易错，所以在后面单独成一条语句
{
if ((*dest++ = *src++) == '\0')
{
break;
}
--num;
}
//②num > 源字符串，在目标后面追加'\0'，直至拷贝num个字符
if (num)
{
while (--num)
{
*dest++ = '\0';
}
}
//返回目标空间起始地址
return start;
}
int main()
{
char arr1[10] = "#########";
char arr2[] = "abcde";
//从arr2中拷贝3个字符到arr1
printf("%s\n", my_strncpy(arr1, arr2, 3));
//从arr2中拷贝8个字符到arr1
printf("%s\n", my_strncpy(arr1, arr2, 8));
return 0;
}积累：当类型为无符号类型，后置--且为循环条件循环两次是，易错！（后置--，先赋值再-1，可能减到负数，负数在无符号类型下是很大的正数）
2、 strncat
函数原型：char* strncat(char* destination, const char* source, size_t num);
1、从源字符串的第一个字符开始拷贝num个字符到目标空间字符串的尾部，追加完后再外加一个‘\0’字符；（说明：①目标空间的‘\0’被源字符串的第一个字符覆盖②注意只拷贝源字符串‘\0’之前的字符，不拷贝‘\0’）
2、注意：如果源字符串的长度小于num，则只拷贝‘\0’之前的内容；
3、源指向的空间与目标空间不可以重叠；
4、目标空间可变。
讲解：
（1）模拟strncat
分析：
strncat函数是从源指向的第一个字符开始拷贝num个字符到目标空间字符串的尾部，追加完后再外加终止‘\0’字符，模拟strncat，那函数的返回类型、参数类型应该一致。
函数体的实现：
①定义char* start变量存储目标空间的起始地址；
②从源字符串开始拷贝num个字符到目标空间的尾部，追加完后在加终止‘\0’字符：
a. 找到目标空间的终止‘\0’字符
b. 追加num个字符到目标空间，当满足条件num > 源字符串长度时，则拷贝完源字符串（包括‘\0’）后，直接返回目标空间起始地址
c. num < 源字符串长度，追加完num个字符后，再外加终止‘\0’字符
d. 返回目标空间起始地址（num < 源字符串）
代码演示：
//模拟strncat
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
char* my_strncat(char* dest, const char* src, size_t num)
{
//断言指针的有效性
assert(dest && src);
//存储目标空间的起始地址
char* start = dest;
//追加num个字符到目标空间
//①找到目标空间的\0
while (*dest)
{
dest++;
}
//②追加num个字符到目标空间
while (num)
{
//如果num > 源字符串的长度，则拷贝到\0退出函数
if ((*dest++ = *src++) == '\0')
{
return start;
}
num--;
}
//num < 源字符串长度，追加完后附加\0
*dest = '\0';
return start;
}
int main()
{
char arr1[10] = "######";
char arr2[] = "abc";
printf("%s\n", my_strncat(arr1, arr2, 2));
return 0;
}
3、 strncmp
函数原型：int strncmp(const char* str1, const char* str2, size_t num)；
1、比较到出现另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
2、返回值与strncmp一样
讲解：
（1）模拟strncmp
分析：
strncmp函数是str1和str2比较到出现另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，模拟strncmp，那函数的返回类型、参数类型应该一致。
函数体的实现：
①while循环比较num个对应字符：
a. 当满足情况——比较到不同字符，*str1 > *str2，返回1，*str1 < *str2，返回-1
b. 当满足情况——一个字符串结束（即相等），返回0
②比较完num个字符，均未出现不同字符，即相等，返回0
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
int my_strncmp(const char* str1, const char* str2, size_t num)
{
//断言指针的有效性
assert(str1 && str2);
//比较num个对应字符的ASCII值
while (num)
{
//①比较到不同的字符
if (*str1 != *str2)
{
//如果str1 > str2,返回1，否则返回-1
if (*str1 > *str2)
{
return 1;
}
else
{
return -1;
}
}
//②一个字符串结束，返回0
if (*str1 == '\0')
{
return 0;
}
str1++;
str2++;
--num;
}
//比较完num个字符，均相同，返回0
return 0;
}
int main()
{
char arr1[] = "abcqw";
char arr2[] = "abcaw";
int ret = my_strncmp(arr1, arr2, 4);
if (ret > 0)
{
printf("arr1 > arr2\n");
}
else if (ret == 0)
{
printf("arr1 = arr2\n");
}
else
{
printf("arr1 < arr2\n");
}
return 0;
}
四、字符串查找
1、 strstr
函数原型：char* strstr(const char* str1, const char* str2);
1、strstr函数查找子字符串；
2、在str1中找str2中第一次出现的位置，如果找到返回一个指针，指向str2在str1中第一次出现的位置；如果找不到（即str2不是str1的子集），就返回一个NULL指针。
讲解：
（1）代码演示：strstr
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
char str[] = "This is a simple string";
//接收strstr的返回值
char* pch;
//将str字符串中的simple子串修改为sample
//①得到子串在str中第一次出现的位置
pch = strstr(str, "simple");
if (pch != NULL)
{
//②将sample拷贝到子串的位置
strncpy(pch, "sample", 6);
//输出修改后的str
puts(str);
}
else
{
printf("str中子串不存在\n");
}
return 0;
}
（2）模拟strstr
分析：
strstr函数是查找字符串，判断str2是否为str1的子集，是则返回str1中str2第一次出现得我位置，否则返回NULL。
函数体的实现：
①特殊情况：str为‘\0’是，直接返回str1（“特事特办”）
②遍历str1，当满足情况str2是str1的子集或str1结束：
a. cp指针用来遍历str1，给s1赋值；
b. c. s1指针用来每次判断该位置是否为str1中子集str2的位置，不是则str1遍历；
c. s2指针用来遍历str2是否与s1相等，相等则返回s1的起始地址（即cp），不相等则重新回到str2的位置;
代码演示：
//模拟strstr
/*
分析：strstr函数查找子字符串，判断str2是否为str1的子集。是则返回子字符串的位置，否则返回NULL
*/
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
assert(str1 && str2);
//特殊情况：str2为'\0'时，直接返回str1
if (*str2 == '\0')
{
return (char*)str1;
}
//s1用于从主字符串的第一个字符开始遍历主字符串是否包含子串，
//遍历到不同于子串的字符，又从主字符串的第二个字符开始遍历;
//直至遍历到包含，或遍历到主字符串的\0
const char* s1 = NULL;
//s2每一次新遍历时都会重新回到str2的位置
const char* s2 = NULL;
//存放子串可能的位置，从主字符串的首字符开始
const char* cp = str1;
while (*cp)
{
s1 = cp;
s2 = str2;
while (*s1 != '\0' && *s2 != '\0' && * s1 == *s2)
{
s1++;
s2++;
}
if (*s2 == '\0')
{
return (char*)cp;
}
else if (*s1 == '\0')
{
return NULL;
}
cp++;
}
return NULL;
}
int main()
{
char arr1[] = "abbcdbba";
char* ret = my_strstr(arr1, "bbbd");
if (ret != NULL)
{
printf("%s\n", ret);
}
else
{
printf("没有找到\n");
}
return 0;
}
2、 strtok
函数原型：char* strtok(char* str,const char* sep);
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，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；
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；
6、如果字符串不存在更多的标记，则返回NULL指针。
代码演示：
代码1：
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
char arr[] = "2809552931@qq.com";
//分割邮箱
//2809552931 qq com
//分割符集合：@.
char* sep = "@.";
//注意：strtok函数会改变被操作的字符串，所以在使用strtok分割的字符串
//一般都是临时拷贝的内容并且可修改。
char arr1[20];
strcpy(arr1, arr);
//strtok函数找到arr中的标记，并将其用\0结尾，返回一个指向这个标记的指针
//①strtok函数的第一个参数不为NULL，函数将找到arr1中第一个标记，
//strtok函数将保存它在字符串中的位置
char* ret = strtok(arr1, sep);
printf("%s\n", ret);
//②strtok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，开始查找下一个标记
ret = strtok(NULL, sep);
printf("%s\n", ret);
//③如果字符串不存在更多的标记，则返回NULL指针
ret = strtok(NULL, sep);
printf("%s\n", ret);
return 0;
}
代码2：
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
char arr[] = "2809552931@qq.com";
//分割邮箱
//2809552931 qq com
//分割符集合：@.
char* sep = "@.";
//注意：strtok函数会改变被操作的字符串，所以在使用strtok分割的字符串
//一般都是临时拷贝的内容并且可修改。
char arr1[20];
strcpy(arr1, arr);
char* ret = NULL;
//strtok函数：除第一次调用，其余调用都是传null，这样才会继续向后寻找分隔符
for (ret = strtok(arr1, sep); ret != NULL; ret = strtok(NULL, sep))
{
printf("%s\n", ret);
}
return 0;
}
五、错误信息报告
1、strerror
头文件：“string.h”
函数原型：char* strerror(int errnum);
1、返回错误码，所对应的错误信息
2、注意：要配合printf才能打印出错误信息。
讲解：
（1）函数的返回类型和参数：
返回类型：char* ——字符指针，指向错误码所对应的错误信息的字符串首字符地址
参数：int ——错误码是一些整数
（2）返回错误码，所对应的错误信息
C语言的库函数在调用的时候，如果发生错误，就会将错误码存在一个变量中，这个变量是：errno（头文件：“errno.h”）。
错误码是一些数字：0 1 2 3 4 5
每一个错误码都对应一个错误信息。
代码演示：
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
printf("%s\n", strerror(0));
printf("%s\n", strerror(1));
printf("%s\n", strerror(2));
printf("%s\n", strerror(3));
printf("%s\n", strerror(4));
printf("%s\n", strerror(5));
return 0;
}
运行结果：
（3）strerror的正确使用：
当C语言的库函数调用时发生错误，会将错误码存放在（全局）变量errno中，使用strerror可以获得错误码所对应的错误信息的字符串首地址，配合printf将错误码打印出来。
代码示例：如打开文件失败，想知道为什么打开失败
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
//打开文件
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
printf("%s\n", strerror(errno));
return 1;
}
//读文件
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
2、perror
头文件：“stdio.h”
函数原型：void perror（const char* str）；
1、直接打印错误信息，在打印错误信息前，会先打印自定义的信息。
2、可理解为：perror = printf + strerror
讲解：
（1）函数的返回类型和参数：
返回类型：void —— 没有返回值
参数：C字符串，包含要在错误信息本身之前打印的自定义信息。如果是NULL，则不会打印前面的自定义信息，但仍会打印错误信息。按照惯例，应用程序本身的名称通常用作参数。
（2）代码演示：如打开文件失败，想知道为什么打开失败
#include<stdio.h>
int main()
{
//打开文件
//‘r’——打开方式：只读（如果该文件路径下，没有该文件则读取失败）
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
//如果文件打开失败，打印失败原因
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读文件
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
六、字符操作
1、字符分类函数：（头文件：“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’或者水平制表符‘\v’ |
| isdigit | 十进制数字0~9 |
| isxdigit | 十六进制，包括十进制数字，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 |
代码演示：islower
#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
char ch = 0;
//多组输入，判断输入值是否为小写字母
while ((scanf("%c", &ch)) != EOF)
{
//islower函数判断它的参数是否为小写字母
//是小写字母，为真返回非零的数字
//不是小写字母，为假返回0
printf("%d\n", islower(ch));
//清空缓存区
getchar();
}
return 0;
}运行结果：
2、字符转换
头文件：ctype.h
1、大写转小写
int tolower(int c);
2、小写转大写
int toupper(int c);
代码演示：
代码1：
#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
//大写字母转小写字母
printf("%c\n", tolower('A'));
//小写字母转大写字母
printf("%c\n", toupper('b'));
return 0;
}运行结果：
代码2：将字符串中的小写字母转换为大写字母
#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
char arr[] = "I Have An Apple.";
int i = 0;
while (arr[i])
{
//如果为小写字母转换为大写字母
if (islower(arr[i]))
{
arr[i] = toupper(arr[i]);
}
printf("%c", arr[i]);
i++;
}
return 0;
}运行结果：
七、内存操作函数
之前我们学习的库函数只能操作字符串函数，那我们要操作其他类型的数组该怎么办呢？
答案是：内存操作函数。
1、memcpy
函数原型：void* memcpy(void* destination, const void* source, size_t num);
1、函数memcpy从source的位置开始向后复制num个字节的数据到destination的内存空间；
2、这个函数在遇到‘\0’的时候并不会停下来；
3、如果source和destination有任何的重叠，复制的结果都是未定义的。（在VS的平台上memcpy进行了优化与memmove一样，但是不保证所有平台都进行优化）
讲解：
（1）函数的返回类型和参数：
返回类型：void* —— 指向目标空间的起始地址
参数：①void* dest —— 不知道是指向什么类型地址
②const char* src —— 不知道是指向什么类型地址，且源指向的内容不变
③size_t num —— 拷贝的字节数
（2）如果source和destination有任何的重叠，复制的结果都是未定义的。（在VS的平台上memcpy进行了优化与memmove一样，但是不保证所有平台都进行优化）
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
int arr1[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
//将arr1中的1,2,3,4,5拷贝到arr1+2中
memcpy(arr1 + 2, arr1 , 20);
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", arr1[i]);
}
return 0;
}图示：
（3）模拟实现memcpy
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
void* my_memcpy(void* dest, const void* src, size_t num)
{
//断言指针的有效性
assert(dest && src);
//存储目标空间的起始地址
void* ret = dest;
//从src指向的位置拷贝num个字节的数据到dest
//void* 不能直接使用，必须转化为确定的类型才能使用
while (num)
{
*(char*)dest = *(char*)src;
dest = (char*)dest + 1;
src = (char*)src + 1;
--num;
}
return ret;
}
int main()
{
int arr1[10] = { 0 };
int arr2[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
//将arr2中的3,4,5,6,7拷贝到arr1中
my_memcpy(arr1, arr2+2, 20);
//打印arr1
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", arr1[i]);
}
return 0;
}2、memmove
函数原型：void* memmove(void* destination, const void* source, size_t num);
1、和memcpy的差别就是memmove函数处理的源内存块和目标空间内存块是可以重叠的；
2、如果源空间和目标空间出现重叠，就得使用memmove函数处理。
讲解：
（1）模拟memmove
分析：
memmove函数是实现源指向的内容拷贝到目标空间，源空间和目标空间可以重叠。
函数体实现：（如图）
代码演示：
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num)
{
//断言指针有效性
assert(dest && src);
//保存目标空间的起始地址
void* ret = dest;
//①如果目标空间起始地址 < 源内存起始地址
if (dest < src)
{
//从前向后拷贝，前 ----- 后
while (num--)
{
*(char*)dest = *(char*)src;
dest = (char*)dest + 1;
src = (char*)src + 1;
}
}
//②如果目标空间起始地址 >= 源内存起始地址
else
{
//从后向前拷贝，后 ----- 前
while (num--)
{
*((char*)dest + num) = *((char*)src + num);
}
}
return ret;
}
int main()
{
int arr1[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
//将arr1中的1,2,3,4,5拷贝到arr1+2中
my_memmove(arr1 + 2, arr1 , 20);
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", arr1[i]);
}
return 0;
}
3、memcmp
函数原型：int memcmp（const void* ptr1，const void* ptr2，size_t num）；
①比较从ptr1和ptr2指针开始的num个字节、
②标准规定：
ptr1 > ptr2,返回正数
ptr1 = ptr2，返回零
ptr1 < ptr2，返回负数
代码演示：
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
int arr1[] = { 1,2,3 };
//VS——小端存储：低位存放低地址
//0x:01 00 00 00 02 00 00 00 03 00 00 00
int arr2[] = { 1,2,5 };
//0x:01 00 00 00 02 00 00 00 05 00 00 00
//比较整形数组，从arr1和arr2开始的9个字节
int ret = memcmp(arr1, arr2, 9);
printf("%d\n", ret);
return 0;
}运行结果：
4、memset
函数原型：void* memset(void* ptr,int value,size_t num);
1、以字节为单位来设置内存中的数据；
2、填充内存块，将某一块内存中的内容全部设置为指定的值， 通常为新申请内存做初始化工作。
讲解：
（1）函数返回类型和参数：
返回类型：void* ——返回ptr指向的地址
参数：①void* ptr —— 指向要填充内存块的指针（因为不知道类型，所以设为空指针）
②int value —— 要设置的值（为整形家族的值且要注意不要太大，因为是以字节为单位来填充内存的）
③size_t num —— 去设置填充的字节数（因为不知道是什么类型）
代码演示：
代码1：可以使用memset把整形数组初始化为1吗
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };
memset(arr, 1, 20);
int i = 0;
for (i = 0; i < 5; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
printf("\n");
return 0;
}
运行结果：
我们发现结果和我们预期结果不同，因为memset函数是以字节为单位来设置内存中的数据的。
我们F10调试起来，观察arr内存
代码2：
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
char arr[] = "hello world";
//将arr中的world改为yyyyy
memset(arr + 6, 'y', 5);
printf("%s\n", arr);
//将arr中的hello改为xxxxx
memset(arr, 'x', 5);
printf("%s\n", arr);
return 0;
}运行结果：
字符串函数、内存函数就完结了，希望对大家有帮助。
