在这里插入图片描述

字符串函数和内存函数

1.字符串函数介绍
- 1.1 strlen
- 1.2 strcpy
- 1.3 strcat
- 1.4 strcmp
- 1.5 strncpy
- 1.6 strncat
- 1.7 strncpy
- 1.8 strstr
- 1.9 strtok
- 1.10 strerror
- 1.11 字符分类函数
2.内存函数
- 2.1 memcpy
- 2.2 memmove
- 2.3 memcmp
3.函数的模拟实现
- 3.1 模拟实现strlen
- 3.2 模拟实现strcpy
- 3.3 模拟实现strcat
- 3.4 模拟实现strstr
- 3.5 模拟实现strcmp
- 3.6 模拟实现memcpy
- 3.7 模拟实现memmove
结语

1.字符串函数介绍

1.1 strlen

头文件<string.h>

获取字符串长度

返回 C 字符串 str 的长度。

C 字符串的长度由终止空字符确定：C 字符串的长度与字符串开头和终止空字符之间的字符数一样长（不包括终止空字符本身）。

这不应与保存字符串的数组的大小混淆。例如：

int main()
{
	char mystr[100] = "test string";
	printf("%d", strlen(mystr));
	return 0;
}

在这里插入图片描述

定义一个大小为 100 个字符的字符数组，但初始化 mystr 时使用的 C 字符串的长度仅为 11 个字符。因此，当 sizeof（mystr）的计算结果为 100 时，strlen（mystr）返回 11。

库中的声明如下：

_Check_return_
size_t __cdecl strlen(
    _In_z_ char const* _Str
    );

字符串已经 ‘\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）

1.2 strcpy

头文件<string.h>

复制字符串

将源指向的 C 字符串复制到目标指向的数组中，包括终止的 null 字符（并在该点停止）。

为避免溢出，目标指向的数组的大小应足够长，以包含与源相同的 C 字符串（包括终止空字符），并且不应在内存中与源重叠。

int main()
{
	char str1[] = "Sample string";
	char str2[40];
	char str3[40];
	strcpy(str2, str1);
	strcpy(str3, "copy successful");
	printf("str1: %s\nstr2: %s\nstr3: %s\n", str1, str2, str3);
	return 0;
}

在这里插入图片描述
库中声明如下：

__DEFINE_CPP_OVERLOAD_STANDARD_FUNC_0_1(
    char*, __RETURN_POLICY_DST, __EMPTY_DECLSPEC, strcpy,
    _Out_writes_z_(_String_length_(_Source) + 1), char,        _Destination,
    _In_z_                                        char const*, _Source
    )

源字符串必须以 ‘\0’ 结束。
会将源字符串中的 ‘\0’ 拷贝到目标空间。
目标空间必须足够大，以确保能存放源字符串。
目标空间必须可变。

1.3 strcat

头文件<string.h>

追加字符串

将源字符串的副本追加到目标字符串。目标中的终止空字符被源的第一个字符覆盖，并且在目标中由两者串联形成的新字符串的末尾包含一个空字符。

目标字符串和源字符串不得重叠。

int main()
{
	char str[80];
	strcpy(str, "these ");
	strcat(str, "strings ");
	strcat(str, "are ");
	strcat(str, "concatenated.");
	puts(str);
	return 0;
}

在这里插入图片描述
库中声明如下：

__DEFINE_CPP_OVERLOAD_STANDARD_FUNC_0_1(
        char*, __RETURN_POLICY_DST, __EMPTY_DECLSPEC, strcat,
        _Inout_updates_z_(_String_length_(_Destination) + _String_length_(_Source) + 1), char,        _Destination,
        _In_z_                                                                           char const*, _Source
        )

源字符串必须以 ‘\0’ 结束。
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。

1.4 strcmp

头文件<string.h>

比较两个字符串

将 C 字符串 str1 与 C 字符串 str2 进行比较。

此函数开始比较每个字符串的第一个字符。如果它们彼此相等，则继续以下对，直到字符不同或达到终止空字符。

此函数执行字符的二进制比较。

返回一个整数值，该值指示字符串之间的关系：
在这里插入图片描述

int main()
{
    char key[] = "apple";
    char buffer[80];
    do {
        printf("Guess my favorite fruit? ");
        fflush(stdout);
        scanf("%79s", buffer);
    } while (strcmp(key, buffer) != 0);
    puts("Correct answer!");
    return 0;
}

在这里插入图片描述
库中声明如下：

_Check_return_
int __cdecl strcmp(
    _In_z_ char const* _Str1,
    _In_z_ char const* _Str2
    );

第一个字符串大于第二个字符串，则返回大于0的数字（vs中为固定值1）
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（vs中为固定值-1）

1.5 strncpy

头文件<string.h>

从字符串中复制字符

将源的第一个字符数复制到目标。如果在复制 num 个字符之前找到源 C 字符串的末尾（由 null 字符表示），则目标将填充零，直到总共写入 num 个字符为止。

如果源长度超过 num，则不会在目标末尾隐式附加空字符。因此，在这种情况下，不应将目标视为以空结尾的 C 字符串（这样读取它会溢出）。

目标字符串和源字符串不得重叠

int main()
{
	char str1[] = "To be or not to be";
	char str2[40];
	char str3[40];

	strncpy(str2, str1, sizeof(str2));

	strncpy(str3, str2, 5);
	str3[5] = '\0'; 

	puts(str1);
	puts(str2);
	puts(str3);

	return 0;
}

在这里插入图片描述
库中声明如下：

__DEFINE_CPP_OVERLOAD_STANDARD_NFUNC_0_2_EX(
    char*, __RETURN_POLICY_DST, _ACRTIMP, strncpy, strncpy_s,
    _Out_writes_z_(_Size)               char,
    _Out_writes_(_Count) _Post_maybez_, char,        _Destination,
    _In_reads_or_z_(_Count)             char const*, _Source,
    _In_                                size_t,      _Count
    )

拷贝num个字符从源字符串到目标空间。
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。

1.6 strncat

头文件<string.h>

从字符串追加字符

将源的第一个数字字符追加到目标，外加一个终止空字符。

如果源中 C 字符串的长度小于 num，则仅复制终止空字符之前的内容。

int main()
{
	char str1[20];
	char str2[20];
	strcpy(str1, "To be ");
	strcpy(str2, "or not to be");
	strncat(str1, str2, 6);
	puts(str1);
	return 0;
}

在这里插入图片描述
库中声明如下：

__DEFINE_CPP_OVERLOAD_STANDARD_NFUNC_0_2_EX(
    char*, __RETURN_POLICY_DST, _ACRTIMP, strncat, strncat_s,
    _Inout_updates_z_(_Size)   char,
    _Inout_updates_z_(_Count), char,        _Destination,
    _In_reads_or_z_(_Count)    char const*, _Source,
    _In_                       size_t,      _Count
    )

1.7 strncpy

头文件<string.h>

从字符串中复制字符

如果源长度超过 num，则不会在目标末尾隐式附加空字符。因此，在这种情况下，不应将目标视为以空结尾的 C 字符串（这样读取它会溢出）。

目标字符串和源字符串不得重叠

int main()
{
	char str1[] = "To be or not to be";
	char str2[40];
	char str3[40];

	strncpy(str2, str1, sizeof(str2));

	strncpy(str3, str2, 5);
	str3[5] = '\0'; 

	puts(str1);
	puts(str2);
	puts(str3);

	return 0;
}

在这里插入图片描述
库中声明如下：

__DEFINE_CPP_OVERLOAD_STANDARD_NFUNC_0_2_EX(
    char*, __RETURN_POLICY_DST, _ACRTIMP, strncpy, strncpy_s,
    _Out_writes_z_(_Size)               char,
    _Out_writes_(_Count) _Post_maybez_, char,        _Destination,
    _In_reads_or_z_(_Count)             char const*, _Source,
    _In_                                size_t,      _Count
    )

1.8 strstr

头文件<string.h>

查找子字符串

返回指向 str2 中第一次出现的 str1 的指针，如果 str2 不是 str1 的一部分，则返回一个空指针。

匹配过程不包括终止空字符，但它到此为止。

int main()
{
    char str[] = "This is a simple string";
    char* pch;
    pch = strstr(str, "simple");
    puts(pch);
    if (pch != NULL)
        strncpy(pch, "sample", 6);
    puts(str);
    return 0;
}

在这里插入图片描述
库中声明如下：

_VCRTIMP char _CONST_RETURN* __cdecl strstr(
    _In_z_ char const* _Str,
    _In_z_ char const* _SubStr
    );

1.9 strtok

头文件<string.h>

将字符串拆分为标记

对此函数的一系列调用将 str 拆分为标记，这些标记是由分隔符中的任何字符分隔的连续字符序列。

在第一次调用时，该函数需要一个 C 字符串作为 str 的参数，其第一个字符用作扫描令牌的起始位置。在后续调用中，该函数需要一个空指针，并使用最后一个令牌末尾之后的位置作为扫描的新起始位置。

为了确定标记的开头和结尾，该函数首先从起始位置扫描分隔符中未包含的第一个字符（该字符将成为标记的开头）。然后从令牌的开头开始扫描分隔符中包含的第一个字符，该字符将成为令牌的末尾。如果找到终止空字符，扫描也会停止。

令牌的此结尾将自动替换为空字符，并且令牌的开头由函数返回。

一旦在对 strtok 的调用中找到 str 的终止空字符，则对此函数的所有后续调用（以空指针作为第一个参数）都将返回空指针。

找到最后一个令牌的点由要在下一次调用中使用的函数在内部保留（不需要特定的库实现来避免数据争用）。

int main()
{
    char str[] = "- This, a sample string.";
    char* pch;
    printf("Splitting string \"%s\" into tokens:\n", str);
    pch = strtok(str, " ,.-");
    while (pch != NULL)
    {
        printf("%s\n", pch);
        pch = strtok(NULL, " ,.-");
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述
库中声明如下：

_Check_return_ _CRT_INSECURE_DEPRECATE(strtok_s)
_ACRTIMP char* __cdecl strtok(
    _Inout_opt_z_ char*       _String,
    _In_z_        char const* _Delimiter
    );

返回值

如果找到令牌，则指向令牌开头的指针。
否则为空指针。
当在正在扫描的字符串中到达字符串的末尾（即空字符）时，始终返回空指针。

1.10 strerror

头文件<string.h>

获取指向错误消息字符串的指针

解释 errnum 的值，生成一个字符串，其中包含描述错误条件的消息，就像由库的函数设置为 errno 一样。

返回的指针指向静态分配的字符串，程序不应修改该字符串。对此函数的进一步调用可能会覆盖其内容（不需要特定的库实现来避免数据争用）。

strerror 生成的错误字符串可能特定于每个系统和库实现。

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

在这里插入图片描述
我们可以给下面这段代码来看看vs的库中前20个错误信息提示是什么

int main()
{

    for (int i = 0; i < 20; i++)
    {
        printf("%d:%s\n", i,strerror(i));
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述

1.11 字符分类函数

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’或者垂直制表符’\v’
isdigit	十进制数字 0~9
isxdigit	十六进制数字，包括所有十进制数字，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

字符转换示例：

#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 (isupper(c))
            c = tolower(c);
        putchar(c);
        i++;
    }
    return 0;
}

在这里插入图片描述

2.内存函数

2.1 memcpy

头文件<string.h>

复制内存块

将字节数的值从源指向的位置直接复制到目标指向的内存块。

源指针和目标指针指向的对象的基础类型与此函数无关;结果是数据的二进制副本。

该函数不检查源中的任何终止空字符 - 它总是准确地复制字节数。

为避免溢出，目标和源参数指向的数组大小应至少为字节数，并且不应重叠

struct {
	char name[40];
	int age;
} person, person_copy;

int main()
{
	char myname[] = "Pierre de Fermat";

	/* using memcpy to copy string: */
	memcpy(person.name, myname, strlen(myname) + 1);
	person.age = 46;

	/* using memcpy to copy structure: */
	memcpy(&person_copy, &person, sizeof(person));

	printf("person_copy: %s, %d \n", person_copy.name, person_copy.age);

	return 0;
}

在这里插入图片描述
库中声明如下：

void* __cdecl memcpy(
    _Out_writes_bytes_all_(_Size) void* _Dst,
    _In_reads_bytes_(_Size)       void const* _Src,
    _In_                          size_t      _Size
    );

函数memcpy从source的位置开始向后复制num个字节的数据到destination的内存位置。
这个函数在遇到 ‘\0’ 的时候并不会停下来。
如果source和destination有任何的重叠，复制的结果都是未定义的。

2.2 memmove

头文件<string.h>

移动内存块

将字节数的值从源指向的位置复制到目标指向的内存块。复制就像使用了中间缓冲区一样，允许目标和源重叠。

源指针和目标指针指向的对象的基础类型与此函数无关;结果是数据的二进制副本。

该函数不检查源中的任何终止空字符 - 它总是准确地复制字节数。

为避免溢出，目标参数和源参数指向的数组的大小应至少为字节数。

int main()
{
	char str[] = "memmove can be very useful......";
	memmove(str + 20, str + 15, 11);
	puts(str);
	return 0;
}

在这里插入图片描述
库中声明如下：

_VCRTIMP void* __cdecl memmove(
    _Out_writes_bytes_all_opt_(_Size) void*       _Dst,
    _In_reads_bytes_opt_(_Size)       void const* _Src,
    _In_                              size_t      _Size
    );

和memcpy的差别就是memmove函数处理的源内存块和目标内存块是可以重叠的。
如果源空间和目标空间出现重叠，就得使用memmove函数处理。

2.3 memcmp

头文件<string.h>

比较两个内存块

将 ptr1 指向的内存块的前 num 字节数与 ptr2 指向的第一个字节数进行比较，如果它们都匹配，则返回零，如果不匹配，则返回一个不同于零的值，表示哪个值更大。请注意，与 strcmp 不同，该函数在找到空字符后不会停止比较。

int main()
{
	char buffer1[] = "DWgaOtP12df0";
	char buffer2[] = "DWGAOTP12DF0";
	int n;
	n = memcmp(buffer1, buffer2, sizeof(buffer1));
	if (n > 0) printf("'%s' is greater than '%s'.\n", buffer1, buffer2);
	else if (n < 0) printf("'%s' is less than '%s'.\n", buffer1, buffer2);
	else printf("'%s' is the same as '%s'.\n", buffer1, buffer2);
	return 0;
}

在这里插入图片描述
库中声明如下：

int __cdecl memcmp(
    _In_reads_bytes_(_Size) void const* _Buf1,
    _In_reads_bytes_(_Size) void const* _Buf2,
    _In_                    size_t      _Size
    );

比较从ptr1和ptr2指针开始的num个字节
返回值
返回一个整数值，该值指示内存块内容之间的关系：

3.函数的模拟实现

3.1 模拟实现strlen

三种方式：
方式1：

//计数器方式
int my_strlen(const char * str)
{
 int count = 0;
 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)
{
 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 *s)
{
       char *p = s;
       while(*p != ‘\0’ )
              p++;
       return p-s;
}

3.2 模拟实现strcpy

参考代码：

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

3.3 模拟实现strcat

参考代码：

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;
}

3.4 模拟实现strstr

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);
}

3.5 模拟实现strcmp

参考代码：

int my_strcmp(const char* src, const char* dest)
{
    int ret = 0;
    assert(src != NULL);
    assert(dest != NULL);
    while (!(ret = *(unsigned char*)src - *(unsigned char*)dest) && *dest)
        ++src, ++dest;
    if (ret < 0)
        ret = -1;
    else if (ret > 0)
        ret = 1;
    return(ret);
}

3.6 模拟实现memcpy

参考代码：

void* my_memcpy(void* dst, const void* src, size_t count)
{
    void* ret = dst;
    assert(dst);
    assert(src);

    while (count--) {
        *(char*)dst = *(char*)src;
        dst = (char*)dst + 1;
        src = (char*)src + 1;
    }
    return(ret);
}

3.7 模拟实现memmove

参考代码：

void* my_memmove(void* dst, const void* src, size_t count)
{
    void* ret = dst;
    if (dst <= src || (char*)dst >= ((char*)src + count)) {
        while (count--) {
            *(char*)dst = *(char*)src;
            dst = (char*)dst + 1;
            src = (char*)src + 1;
        }
    }
    else {
        dst = (char*)dst + count - 1;
        src = (char*)src + count - 1;
        while (count--) {
            *(char*)dst = *(char*)src;
            dst = (char*)dst - 1;
            src = (char*)src - 1;
        }
    }
    return(ret);
}