高阶C语言|字符函数和字符串函数--函数的模拟实现

news2024/12/25 23:52:26

C语言中对字符和字符串的处理很是频繁，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

字符函数和字符串函数

  • 一、求字符串长度
    • 1.1strlen的使用
    • 1.2strlen函数的模拟实现
  • 二、长度不受限制的字符串函数
    • 2.1strcpy的使用
      • 2.1.1strcpy函数的模拟实现
    • 2.2strcat的使用
      • 2.2.1strcat函数的模拟实现
    • 2.3strcmp的使用
      • 2.3.1strcmp函数的模拟实现
  • 三、长度受限制的字符串函数介绍
    • 3.1strncpy
    • 3.2strncat
    • 3.3strncmp
  • 四、字符串查找
    • 4.1strstr的使用
      • 4.1.1strstr函数的模拟
    • 4.2strtok
  • 五、错误信息报告
    • 5.1strerror
  • 六、字符操作
  • 七、内存操作函数
    • 7.1memcpy的使用
      • 7.1.1memcpy函数的模拟
      • 7.1.2memcpy的source与destination的重叠
    • 7.2memmove的使用
      • 7.2.1memmove函数的模拟
    • 7.3memcmp

一、求字符串长度

strlen
size_t代表strlen函数返回的是一个无符号整形，str指向的是字符串，接收字符串的地址

  • 字符串已经以’\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为size_t,是无符号的（易错）

1.1strlen的使用

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	const char* str1 = "abcdef";
	const char* str2 = "bbb";
	if ((int)strlen(str2) - (int)strlen(str1) > 0)
	{
		printf("str2>str1\n");
	}
	else
	{
		printf("str1>str2\n");
	}
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

注意：当用strlen来比较两个字符串的大小时，不能直接用来相减，因为strlen返回的是无符号整形，对于二进制位来说，最高位为符号位，当为无符号位时，最高位也会用来计算，会是一个很大的数，因此计算时可以强制转换成int类型，或者直接将他们进行比较(strlen(str2)>strlen(str1)),这样就不会发生计算

1.2strlen函数的模拟实现

#include <stdio.h>
int my_strlen(const char* str1)
{
	int count = 0;
	while ( * str1!='\0')
	{
		str1++;
		count++;
	}
	return count;
}
int main()
{
	char* str1 = "abcdef";
	int count = my_strlen(str1);
	printf("%d", count);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
当然还可以用递归方式，指针减去指针的方式来模拟实现

二、长度不受限制的字符串函数

2.1strcpy的使用

在这里插入图片描述
拷贝由source所指向的源原字符串拷贝到destination所指向的目的地字符串，返回的是一个char*类型的指针

  • 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
  • 目标空间必须可变
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char* str1 = "abcdef";
	char str2[20] = { 0 };
	strcpy(str2, str1);
	printf("str2=%s", str2);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

2.1.1strcpy函数的模拟实现

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
char* my_strcpy(char* str2, const char* str1)
{
	char* ret = str2;
	assert(str1 && str2);
	while (*str2++ = *str1++)
	{
		;
	}
	return ret;
}
int main()
{
	char* str1 = "abcdef";
	char str2[20] = { 0 };
	char* ret = my_strcpy(str2, str1);
	printf("str2=%s", ret);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

assert用来断言是否为空指针，如果是就会报错，不是就继续执行

2.2strcat的使用

在这里插入图片描述
将source指向的源字符串连接到destination指向的字符串的后面，源字符串的第一个字符被写入目标字符串的终止空字符位置在这里插入图片描述

  • 源字符串与目标字符串都必须以’\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
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    char str1[20] = "hello";
	char* str2 = "bit";
	strcat(str1, str2);
	printf("str1=%s", str1);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

2.2.1strcat函数的模拟实现

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
char* my_strcat(char* str1, const char* str2)
{
	char* ret = str1;
	assert(str1 && str2);
	//寻找到'\0'的位置
	while (*str1)
	{
		str1++;
	}
	//开始拷贝
	while (*str1++ = *str2++)
	{
		;
	}
	return ret;
}
int main()
{
    char str1[20] = "hello";
	char* str2 = "bit";
	char* ret = my_strcat(str1, str2);
	printf("str1=%s", str1);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
那么问题来了，字符串能不能给自己追加呢？以模拟的代码来分析
在这里插入图片描述
首先源头与目标都指向统一位置，目标寻找到终止空字符位置，后进行拷贝，第一次拷贝h,直到将’\0’拷贝完就停止，但是第一次拷贝的时候就将’\0’覆盖了，后面拷贝就找不到’\0’了，就会死循环下去。所以答案就是最好不要自己给自己追加字符串。

2.3strcmp的使用

在这里插入图片描述
比较相同位置的字符，相等则比较下一对字符，不相等，判断谁大，返回相应的数字，返回类型为int类型
在这里插入图片描述

  • 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
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    char* str1= "hello";
	char* str2 = "bit";
	int ret = strcmp(str1, str2);
	printf("ret=%d", ret);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

2.3.1strcmp函数的模拟实现

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
	assert(str1 && str2);
	//当比较到'\0'或者不相等时就可以停下来
	while (str1 && str2 && *str1++ == *str2++)
	{
		;
	}
	int ret=str1 - str2;
	if (ret > 0)
	{
		return 1;
	}
	else if (ret < 0)
	{
		return -1;
	}
	else
	{
		return 0;
	}
}
int main()
{
    char* str1= "hello";
	char* str2 = "bit";
	int ret = my_strcmp(str1, str2);	
	printf("ret=%d", ret);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

三、长度受限制的字符串函数介绍

3.1strncpy

在这里插入图片描述

  • 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，在目标的后便追加0，知道num个。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char str1[20] = { 0 };
	char* str2 = "bit";
	strncpy(str1, str2,5);	
	printf("str1=%s", str1);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

3.2strncat

在这里插入图片描述

  • 将源字符串的前num个字符追加到目标字符串的末尾，并在末尾添加一个终止空字符。
  • 如果源字符串的长度小于num,则只复制到终止空字符的位置。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char str1[20] = "hello";
	char* str2 = "bit";
	strncat(str1, str2,5);	
	printf("str1=%s", str1);
	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

3.3strncmp

在这里插入图片描述

该函数从每个字符串的第一个字符开始比较，如果它们相等，则继续比较接下来的字符对，直到遇到不同的字符、终止空字符或者两个字符串都匹配了num个字符为止。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char str[][5] = { "R2D2", "C3PO","R2A6" };
	int n;
	puts("Looking for R2 astromech droids...");
	for (n = 0; n < 3; n++)
	{
		if (strncmp(str[n], "R2xx", 2) == 0)
		{
			printf("found %s\n", str[n]);
		}
		
	}
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

四、字符串查找

4.1strstr的使用

在这里插入图片描述

返回指向str1中第一次出现str2的指针，如果str2不在str1中，则返回null指针。俗话就是strstr()函数用于查找一个字符串是否包含另一个字符串，并返回第一个匹配的位置。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char str[] = "This is a simple string";
	char* pch;
	pch = strstr(str, "simple");
	strncpy(pch, "sample", 6);
	puts(str);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

4.1.1strstr函数的模拟

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
	assert(str1 && str2);//断言str1和str2是否为空指针
	char* cp = (char*)str1;
	char* sstr1 ;
	char* sstr2 ;
	//*str2为'\0'返回str1的地址
	if (!*str2)
		return (char*)str1;
	while(*cp)
	{
		int count = 0;
		sstr1 = cp;
		sstr2 = (char*)str2;
		while (sstr1 && sstr2 && *sstr1++ == *sstr2++)
		{
			;
		}
		if (!*sstr2)
			return cp;
		cp++;
	}
	return NULL;
}
int main()
{
	char str[] = "This is a simple string";
	char* pch = my_strstr(str, "simple");	
	puts(pch);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

4.2strtok

在这里插入图片描述

  • sep参数是个字符串，定义了分隔符的字符集合
  • 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。
  • 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。）
  • 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函数将保存他在字符串中的位置。
  • strtok函数的的一个参数为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。
  • 如果字符串中不存在更多的标记，则返回NULL指针。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char str[] = "zyifan@shuai.net#566&520";
	char sep[] = "@.# & ";//分隔符，strtok找到str中下一个标记就是分隔符，找到之后会将分隔符置为'\0',所以最好拷贝一下内容
	//返回指向该标记的指针，同时返回分隔符前面字段的第一个字符的地址
	char arr[30];
	strcpy(arr, str);
	char* p = NULL;
	//当第一个参数不为NULL时，找到第一个标记，strtok会保存该标记的位置
	//当第一个参数为NULL时，函数将在同一个字符串中被保存的位置开始查找，直到下一个标记
	//如果字符串没有标记了，则返回空指针
	for (p = strtok(arr, sep); p != NULL; p = strtok(NULL, sep))
	{
		printf("%s\n", p);
	}
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

五、错误信息报告

5.1strerror

在这里插入图片描述

  • 错误码存放到errnum中，解释errnum的值，生成一个描述错误条件的字符串，就像通过库函数设置了errno一样。
  • 该函数返回指向静态分配字符串的指针，该字符串不应被程序修改。进一步调用此函数可能会覆盖其内容(特定的库实现不需要避免数据竞争)。
  • strerror生成的错误字符串可能因系统和库实现而异。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	pFile = fopen("test.txt", "r");
	if (pFile == NULL)
	{
		printf("Error opening file test.txt:%s\n", strerror(errno));
		//也可以用perror
		perror(pFile);
	}
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

六、字符操作

在这里插入图片描述
字符转换：

int tolower(int c);//大写转小写
int toupper(int c);//小写转大写

#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))//是大写返回真
			c=tolower(c);//转小写
		putchar(c);
		i++;
	}
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

七、内存操作函数

7.1memcpy的使用

在这里插入图片描述

  • 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。因为目标和源头的返回的类型是void*，故可以接收任何类型的数据的拷贝。
  • 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。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct {
	char name[40];
	int age;
}person;
int main()
{
	char myname[] = "Pierre de Fermat";
	memcpy(person.name, myname, strlen(myname) + 1);
	printf("%s\n", person.name);
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

7.1.1memcpy函数的模拟

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
void* my_memcopy(void* str2, const void* str1, size_t num)
{
	void* ret = str2;
	assert(str2 && str1);
	while (num--)
	{
		//完成每一对字节的交换
		*(char*)str2 = *(char*)str1;
		str2 = (char*)str2 + 1;
		str1 = (char*)str1 + 1;
	}
	return ret;
}
int main()
{
	int str1[20] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int str2[20] = { 0 };
	int* pc = (int*)my_memcopy(str2, str1, 40);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", pc[i]);
	}
	return 0;
}

7.1.2memcpy的source与destination的重叠

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
void* my_memcopy(void* str2, const void* str1, size_t num)
{
	void* ret = str1;
	assert(str2 && str1);
	while (num--)
	{
		//完成每一对字节的交换
		*(char*)str2 = *(char*)str1;
		str2 = (char*)str2 + 1;
		str1 = (char*)str1 + 1;
	}
	return ret;
}
int main()
{
	int str1[20] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	//int str2[20] = { 0 };
	int* pc = (int*)my_memcopy(str1+2, str1, 20);//将12345复制到34567这个位置
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", pc[i]);
	}
	return 0;
}

按照预期得到的结果是12123458910，然而却是：
在这里插入图片描述
这是因为：
在这里插入图片描述
3已经被1覆盖了，再用3赋值给5时也是1了，同理4也一样。所以memcpy这个函数最好不要有任何的重叠，即memcpy只要实现了不重叠拷贝就行，但是在VS上却可以实现重叠拷贝，这是因为编译器的差异。

7.2memmove的使用

在这里插入图片描述

  • 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。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	int arr[20] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	memmove(arr + 2, arr, 20);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
由结果可知memmove可以实现重叠，那么如何去模拟实现这个函数呢？

7.2.1memmove函数的模拟

分析：
在这里插入图片描述

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num)
{
	assert(dest && src);
	if (src < dest)
	{
		void* ret = src;
		//从后向前开始拷贝
		src = (char*)src + num-1;
		dest = (char*)dest + num-1;
		while (num--)
		{
			*(char*)dest = *(char*)src;
			src = (char*)src - 1;
			dest = (char*)dest - 1;
		}
		return ret;
	}
	else
	{
		void* ret = dest;
		while (num--)
		{
		//从前向后拷贝
			*(char*)dest = *(char*)src;
			src = (char*)src + 1;
			dest = (char*)dest + 1;
		}
		return ret;
	}
}
int main()
{
	int arr1[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int arr2[20] = { 0 };
	int* pc=(int*)my_memmove(arr1+2 , arr1, 20);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", pc[i]);
	}
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

7.3memcmp

在这里插入图片描述

  • 比较指针ptr1指向的内存块的前num个字节和指针ptr2指向的内存块的前num个字节，如果它们都匹配，则返回0;如果它们不匹配，则返回一个值，表示哪个更大。
  • 需要注意的是，与strcmp不同，该函数在找到空字符后不会停止比较。
#include <stdio.h>
int main()
{
	char* str1 = "alfjlkfafj";
	char* str2 = "alffljaoiogi";
	int n =memcmp(str1, str2, 8);
	if (n > 0)
		printf("str1>str2\n");
	else if (n < 0)
		printf("str2<str1\n");
	else
		printf("str1=str2\n");
	return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
end~

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网络的上一篇文章, 我们介绍了网络变成的一些重要的概念, 以及 UDP套接字的编程演示. 还实现了一个简单更简陋的UDP公共聊天室. [Linux] 网络编程 - 初见UDP套接字编程: 网络编程部分相关概念、TCP、UDP协议基本特点、网络字节序、socket接口使用、简单的UDP网络及聊天室实现……
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Windows 10 - Flask 框架 学习总结 1

Windows 10 - Flask 框架 学习总结 1

目录 一、环境配置安装安装 Virtualenv 虚拟环境Virtualenv 虚拟环境内安装 Flask 框架Tips: 二、Flask 框架的初级学习Flask 的 app 补充说明&#xff1a;运行 Flask 的最小应用(app)(后期) 解决 Warning 报错&#xff0c;开启 WSGI 服务 理解调试模式 app.run理解 Flask 框架…
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直流有刷电机

直流有刷电机

直流有刷电机 直流有刷电机(Brushed DC motor) 具有结构简单、易于控制、成本低等特点&#xff0c;在一些功能简单的应用场合&#xff0c;或者说在能够满足必要的性能、低成本和足够的可靠性的前提下&#xff0c;直流有刷电机往往是一个很好的选择。例如便宜的电子玩具、各种风…
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辅助驾驶功能开发-功能规范篇(22)-5-L2级辅助驾驶方案功能规范

辅助驾驶功能开发-功能规范篇(22)-5-L2级辅助驾驶方案功能规范

1.3.5 LKA 系统功能定义 1.3.5.1 状态机 1.3.5.2 状态迁移表 初始状态转移状态转移条件INITOFF系统自检过程中&#xff0c;为 OFF 状态&#xff0c;自检无故障且车辆上次掉电前&#xff0c;为 OFF 状态INITSTANDBY自检无故障&#xff0c;车辆为首次上电&#xff0c;或者上次…
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力扣 1005. K 次取反后最大化的数组和

力扣 1005. K 次取反后最大化的数组和

题目来源&#xff1a;https://leetcode.cn/problems/maximize-sum-of-array-after-k-negations/description/ C题解1&#xff1a;最直接的想法就是负的变正的&#xff0c;如果负的元素数量小于k&#xff0c;就挑选绝对值大的负数变正&#xff1b;如果负的元素数量大于k&#xf…
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深入浅出对话系统——基于预训练语言模型的对话管理

深入浅出对话系统——基于预训练语言模型的对话管理

引言 主要讲解三篇论文&#xff0c;主要思想是把自然语言理解、对话管理和自然语言生成三部分整合到一起。 先导知识 数据集 CamRest676MultiWOZ 都是用的自回归语言模型 causalGPT-2、Transformer Decoder 一个概念&#xff1a;delexicalization 通过相应的占位符替换…
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TTS | 文本转语音中的声码器(Vocoder)

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在这篇文章中&#xff0c;我想详细说明 语音合成(TTS) 中的 Vocoder 部分。 目录 1.声码器(Vocoder)的作用 2.经典的声码器 2.1.WaveNet 2.2.WaveGlow 2.3.MelGAN 2.4.VocGAN 2.5.HiFi-GAN 参考文献 Reference 1.声码器(Vocoder)的作用 神经语音合成主要分为&…
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