字符串相关函数和文件操作

1. C/C++ 字符串概述

1.1 字符串常量

• 格式要求：

  采用英文双引号包含的所有内容，C/C++ 语言规定，字符串常量都存在一个 ‘\0’ 结尾

• 特点：

  字符串常量是常量，意味着它们在程序执行期间不能被修改。

• 在内存的【数据区】，在程序中存储字符串是存储的字符串所处内存的空间首地址，用 char * 存储对应的首地址。

"ABCDEFG" 占用字节为 8 个字节！！！

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main(int argc, char const *argv[])
{printf("字符串占用字节数: %ld\n", sizeof("ABCDEFG"));    /*str 可以存储字符串常量在内存【数据区】的空间首地址同时也是当前字符串下标为 0 的元素空间首地址。*/char * str = "1234567890";printf("str : %s\n", str);printf("%p\n", "1234567890");printf("&str[5] : %s\n", &str[5]);printf("*str : %c\n", *str);printf("str[5] : %c\n", str[5]);printf("\"1234567890\"[5] : %c\n", "1234567890"[5]);return 0;
}

1.2 字符数组

• 格式要求：

  字符数组是一组按顺序存储的字符，使用字符数组可以存储字符串。

  例如：char strArray[] = {'H', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'}; 或者 char strArray[] = "Hello";。

• 特点：字符数组是可变的，可以在程序执行期间修改其中的元素

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main(int argc, char const *argv[])
{char arr1[4] = {'a', 'b', 'c', '\0'};/*arr1 数组名数据类型为 char * 是当前字符数组空间首地址，同时也是数组中下标为 0 的元素空间首地址。可以将一个符合 C/C++ 规范的字符数组当做一个字符串【变量】操作。C/C++ 规范要求末尾必须有 \0*/printf("arr1 = %s\n", arr1);printf("arr1 = %p\n", arr1);printf("arr1[1] = %c\n", arr1[1]);arr1[1] = 'P';printf("arr1 = %s\n", arr1);char *str = "ABC";str[1] = 'p'; // 段错误！！！字符串常量无法修改printf("str = %s\n", str);return 0;
}

2. 字符串函数

【注意】

• 字符串是一个常量，数据内容无法修改，地址无法修改
• 字符串函数操作请注意【内存空间问题】
• 字符串函数，注意其返回值类型

2.1 拷贝赋值功能相关函数（覆盖）

2.1.1 strcpy

• 格式

  char * strcpy(char * dest, const char * src)
  

• 作用

  将 src 指向得字符串内容，拷贝到 dest 字符数据空间中。

2.1.2 strncpy

• 格式

  char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n)
  

• 作用

  将 src 指向得字符串内容，拷贝到 dest 字符数据空间中，最多复制 n 个字符

2.1.3 memcpy

• 格式

  void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n)
  

• 作用

  从 src 复制 n 个字符到 dest 中。

2.1.4 memmove

• 格式

  void * memmove(void * dest, const void *src, size_t n)
  

• 作用

  从 src 复制 n 个字符到 dest 的函数。

2.1.5 memset

• 格式

  void * memset(void * str, int c, size_t n)
  

• 作用

  复制字符 c（一个无符号字符）到参数 str 所指向的字符串的前 n 个字符。

2.1.6 注意小点

1. src 可以是字符串常量，也可以是字符数组
2. dest 必须是可以存储字符数据的内存空间，一般是字符数组或者动态申请内存字符空间，而且空间要求足够使用。
3. 返回值是 dest 对应的空间地址。
4. 拷贝函数使用时，如果指定的 n 个字节数不包含 src 字符串的最后一位 '\0' 时，需要手动添加 '\0' 来截断字符串，否则 dest字符串会继续有后续的数据内容
5. memcpy 和 memmove 功能和 strncpy 一致，memmove 可以更好的保护拷贝源数据 src【墙裂推荐】使用memmove，不会导致内存数据丢失

2.1.7 【函数区别】

1. 用途
   • memcmp: 通常用于比较两个内存区域的字节，不仅仅局限于字符串。
   • strncmp: 主要用于比较字符串的前 n 个字符。
2. 参数:
   • memcmp: 接受三个参数，分别是两个内存区域的起始地址和要比较的字节数。
   • strncmp: 接受三个参数，分别是两个字符串的起始地址和要比较的字符数。
3. 返回值:
   • memcmp: 返回一个整数，如果两个内存区域相等，则返回0；如果第一个不等于第二个，返回第一个不等于第二个的字节的差值。
   • strncmp: 返回一个整数，如果两个字符串相等，则返回0；如果第一个不等于第二个，返回第一个不等于第二个字符的 ASCII 码差值。
4. 比较方式:
   • memcmp: 按字节比较，不考虑字符的含义。
   • strncmp: 按字符比较，可以根据字符的字典序进行比较。
5. 比较长度:
   • memcmp: 需要明确指定要比较的字节数，没有考虑字符串的长度。
   • strncmp: 需要明确指定要比较的字符数，但会在达到指定字符数或遇到字符串结束符 ‘\0’ 时停止比较。
     • strcnpy 用于复制字符串，但相比于 strcpy ， 它可以指定要复制的最大字符数，避免缓冲区溢出。他会复制指定数量字符，或者直到遇到字符串结束符 '\0'
     • memcpy用于复制任何内存块的内容，不局限于字符串
6. 字符串结束符
   • strncpy 会在达到指定的复制字符数或遇到 src 字符串的结束符 '\0' 时停止
   • memcpy 不关心内存块中是否包含结束符，它只是简单地按字节进行复制
7. 补零操作
   • strncpy 在达到指定的字符数之前，如果遇到 src 字符串的结束符，会用零填充剩余空间，以确保目标字符串总长度为指定值
   • memcpy 不会自动在目标内存块的末尾添加零

使用场景取决于需求。如果需要比较两个字节数组，不考虑其是否为字符串，使用 memcmp。如果明确在比较字符串，且希望控制比较的字符数，使用 strncmp。

2.2 追加功能相关函数

2.2.1 strcat

• 格式

  char * strcat(char * dest, const char * src)
  

• 作用

  把 src 所指向的字符串追加到 dest 所指向的字符串的结尾

2.2.2 strncat

• 格式

  char * strncat(char * dest, const char * src, size_t n)
  

• 作用

  把 src 所指向的字符串追加到 dest 所指向的字符串结尾，直到 n 字符长度或者 '\0' 为止、

2.2.3 注意小点

1. 字符串末尾标记 '\0'
2. 返回值数据类型为 char * ，返回内容是 dest 对应的空间地址
3. dest 必须有对应内存空间
4. 返回值是 dest 对应的空间地址。

2.3 比较功能相关函数

2.3.1 strcmp

• 格式

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

• 作用

  把 str1 所指向的字符串和 str2 所指向的字符串进行比较。

2.3.2 strncmp

• 格式

  int strncmp(const char * str1, const char * str2, size_t n)
  

• 作用

  把 str1 和str2 进行比较，最多比较的是前 n 个字符。

2.3.3 memcmp

• 格式

  int memcmp(const void * str1, const void * str2, size_t n)
  

• 作用

  把 str1 和 str2 的前 n 个字节进行比较。

2.3.4 注意小点

1. 如果返回值 < 0，则表示 str1 小于 str2。
2. 如果返回值 > 0，则表示 str1 大于 str2。
3. 如果返回值 = 0，则表示 str1 等于 str2。
4. memcmp 使用时比较的是字节

2.3.5 【函数区别】

1. 用途:
   • memcmp: 通常用于比较两个内存区域的字节，不仅仅局限于字符串。
   • strncmp: 主要用于比较字符串的前 n 个字符。
2. 参数:
   • memcmp: 接受三个参数，分别是两个内存区域的起始地址和要比较的字节数。
   • strncmp: 接受三个参数，分别是两个字符串的起始地址和要比较的字符数。
3. 返回值:
   • memcmp: 返回一个整数，如果两个内存区域相等，则返回0；如果第一个不等于第二个，返回第一个不等于第二个的字节的差值。
   • strncmp: 返回一个整数，如果两个字符串相等，则返回0；如果第一个不等于第二个，返回第一个不等于第二个字符的 ASCII 码差值。
4. 比较方式:
   • memcmp: 按字节比较，不考虑字符的含义。
   • strncmp: 按字符比较。
5. 比较长度:
   • memcmp: 需要明确指定要比较的字节数，没有考虑字符串的长度。
   • strncmp: 需要明确指定要比较的字符数，但会在达到指定字符数或遇到字符串结束符 ‘\0’ 时停止比较。

使用场景取决于需求。如果需要比较两个字节数组，不考虑其是否为字符串，更倾向于使用 memcmp。如果明确在比较字符串，且希望控制比较的字符数，更倾向于使用 strncmp。

2.4 找目标字符或者字符串功能相关函数

2.4.1 strchr

• 格式

  char * strchr(const char * str, int c)
  

• 作用

  在参数 str 所指向的字符串中搜索第一次出现字符 c（一个无符号字符）的位置。

2.4.2 strrchr

• 格式

  char * strrchr(const char * str, int c)
  

• 作用

  在参数 str 所指向的字符串中搜索最后一次出现字符 c（一个无符号字符）的位置。

2.4.3 memchr

• 格式

  void *memchr(const void * str, int c, size_t n)
  

• 作用

  在参数 str 所指向的字符串的前 n 个字节中搜索第一次出现字符 c（一个无符号字符）的位置。

2.4.4 strstr

• 格式

  char * strstr(const char * haystack, const char * needle)
  

• 作用

  在字符串 haystack 中查找第一次出现字符串 needle（不包含空结束字符）的位置。

2.4.5 注意小点

• strchr strrchr strstr 函数成功找到时，返回一个目标字符 c 的位置的指针，如果未找到返回一个空指针 NULL

• 【扩展】在C语言中，strchr 函数的参数 c 被声明为 int 类型而不是 char 类型的原因与函数的设计和历史原因有关。

  1. 返回值的灵活性:

     strchr函数的返回类型是char *，即一个字符指针。返回指向字符的指针时，可以使用NULL 表示未找到字符，而不使用一个特定的字符值(比如-1 )。如果c被声明为char,则无法用NULL表示未找到。

  2. 兼容性:

     在C语言的早期版本中，EOF 被定义为-1 ，而不是char类型的字符。如果c被声明为char ，则可能会导致类型不匹配的问题。将c声明为int可以确保与EOF的比较正常工作。

  3. 字符扩展:

     char类型在一些系统中可能是有符号的， 而在另一些系统中可能是无符号的。使用int 可以确保适应所有字符，包括unsigned char 的情况。虽然在实际使用中，通常将c视为字符，但将其声明为int 是为了保证更好的兼容性和一致性。

2.5 计算字符串长度函数

2.5.1 strlen

• 格式

  size_t strlen(const char * str)
  

• 作用

  计算字符串长度，直到空结束字符，但不包括空结束字符。

2.6 截取字符函数

2.6.1 strtok

• 格式

  char *strtok(char *str, const char *delim)
  

• 作用

  分解字符串 str 为一组字符串，delim 为分隔符。

3. 字符串相关函数例子

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>int main(int argc, char const *argv[])
{// 字符串常量，字符串常量无法修改char *str = "1234567890";// 字符串打印printf("str : %s\n", str);// 字符串首地址printf("str : %p\n", str);// 从第五个字符开始打印 printf("&str[4] : %s\n", &str[4]);  // &str[4] : 567890// 下标为 0 的字符printf(" *str : %c\n", *str);   // *str : 1// 下标为 4 对应的字符printf("str[4] :  %c\n", str[4]);   // str[4] :  5// "1234567890"这个字符串中下标为 5 的字符printf("\"1234567890\"[5] : %c\n", "1234567890"[5]);    // "1234567890"[5] : 6// 字符数组char arr[20] = {'a', 'b', 'c', '\0'};printf("---------------------\n");/*字符串拷贝函数格式：char *strcpy(char *dest, const char *src);将 src 指向的字符串内容，拷贝到 dest 字符数据空间中char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n);将 src 指向的字符串内容，拷贝到 dest 字符数据空间中，最多复制 n 个字符void * memcpy(void * dest, const void *src, size_t n);从 src 复制 n 个字符到 dest。void * memmove(void *dest, const void *src, size_t n);另一个用于从 src 复制 n 个字符到 dest 的函数。要求：1. src 可以是字符串常量，也可以是字符数组2. dest 必须是可以存储字符数据的内存空间，一般是字符数组或者动态申请内存字符空间，而且要求空间足够使用*/strcpy(arr, str);printf("arr = %s\n", arr); // 打印结果为 arr = 1234567890printf("---------------------\n");strncpy(arr, "abcd", 3);// strncpy 在使用时需要手动添加字符串结束符，以确保目标字符串的正确结束。// 加上 arr[3] = '\0';打印结果为 arr = abcprintf("arr = %s\n", arr); // arr = abc4567890printf("---------------------\n");char dest[30] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', '\0'};memcpy(&dest[4], "1234", 6); // dest: abcd1234printf("dest: %s\n", dest);memmove(&dest[3], "*", 1);printf("dest: %s\n", dest); // dest: abc*1234printf("---------------------\n");/*字符串追加函数格式：char *strcat(char *dest, const char *src);把 src 所指向的字符串追加到 dest 所指向的字符串结尾char *strncat(char *dest, const char *src, size_t n);把 src 所指向的字符串追加到 dest 所指向的字符串结尾， 直到 n 字符长度为止或者到末尾标记 '\0'要求：1. 末尾标记'\0'2. 返回值数据类型为 char *，返回内容是 dest 对应的空间地址3. dest 必须有对应内存空间*/strcat(arr, "hjkl");printf("arr = %s\n", arr); // arr = abc4567890hjklprintf("---------------------\n");strncat(arr, "123", 8);printf("arr = %s\n", arr); // arr = abc4567890hjkl123printf("---------------------\n");/*字符串比较函数格式：int strcmp(const char *str1, const char * str2);把 str1 所指向的字符串和 str2 所指向的字符串进行比较。int strcmp(const char *str1, const char *str2, size_t n);把 str1 和 str2 进行比较，最多比较前 n 个字节。int memcmp(const void *str1, const void *str2, size_t n);把 str1 和 str2 的前 n 个字节进行比较。要求：1. 0 表示 str1 和 str2 两个字符串前 N 个字符一致 2. 1 or -1 表示两个字符串前 N 个字符不一致。*/char *str1 = "12345678";char *str2 = "1234567d";// 定义 bool 记录判断结果int bool = strcmp(str1, str2);printf("bool : %d\n", bool); // bool : -44bool = strncmp(str1, str2, 4);printf("bool : %d\n", bool); // bool : 0bool = memcmp(str1, str2, 5);printf("bool : %d\n", bool); // bool : 0printf("---------------------\n");/*字符串查找指定字符函数格式：char *strchr(const char *str, int c);在参数 str 所指向的字符串中搜索第一次出现字符 c（一个无符号字符）的位置。char *strrchr(const char *str, int c);在参数 str 所指向的字符串中搜索最后一次出现字符 c（一个无符号字符）的位置。char *strstr(const char*haystack, const char *needle);在字符串 haystack 中查找第一次出现字符串 needle（不包含空结束字符）的位置。void *memchr(const void *str, int c, size_t n);在参数 str 所指向的字符串的前 n 个字节中搜索第一次出现字符 c（一个无符号字符）的位置。*/char *p = strchr(str1, '2');printf("p : %s\n", p); // p : 2345678printf("---------------------\n");p = strrchr(str1, '4');printf("p : %s\n", p); // p : 45678printf("---------------------\n");p = strstr(str1, "34"); // str : 12345678printf("p : %s\n", p); // p : 345678p = strstr(str1, "789"); // str : 12345678printf("p : %s\n", p); // p : (null)printf("---------------------\n");p = memchr(str1, '5', 6);printf("p : %s\n", p); // p : 5678printf("---------------------\n");/*计算字符串长度格式：size_t strlen(const char *str);计算字符串 str 的长度，直到空结束字符，但不包括空结束字符。*/size_t length = strlen(str);printf("str : %s\n", str); // str : 1234567890printf("strlen: %ld\n", length); // strlen: 10return 0;
}

4. 文件操作

4.1 文件操作写入到数据文件中

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main(int argc, char const *argv[])
{   // 1. 确定文件路径char * filename = "./3.txt";/*2. fopen 打开文件，mode选择 w w+ a a+w 和 w+ 都是清空文件内容写入数据操作。如果文件不存在，可以创建文件a 和 a+ 是在当前文件的末尾写入数据操作如果文件不存在，可以创建文件*/ FILE * fp = fopen(filename, "a");// 3. 利用 fputc 写入数据到文件中fputc('A', fp);// 4. 关闭文件fclose(fp);return 0;
}

4.2 文件操作读取数据到程序中

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main(int argc, char const *argv[])
{// 1. 确定读取文件的路径char *filename = "./1.txt";/*2. 通过 fopen 打开文件，mode 选择 r r+ w+ a+*/FILE *fp = fopen(filename, "r");// 3. 通过 fgetc 读取数据int content = -1;while ((content = fgetc(fp)) != EOF){printf("%c\n", content);}// 4. 关闭文件fclose(fp);
}