【C语言】——字符串函数的使用与模拟实现（上）

前言

  在我们学习 C语言 的过程中，对库函数的使用是必不可少的。其中，相信大家最熟悉的就是 $<stdio.h>$ 中的 $print$ 和 $scanf$ 函数了吧。
  但是今天，我们不讲他们（太难了,呜呜呜），今天我们来讲与字符串相关的函数，也就是 <$string.h$> 中的系列函数。
  要知道，除了输入输出，我们对字符串的操作也是必不可少的，那么了解字符串相关的函数的重要性就不言而喻了，让我们开启接下来的学习吧。

一、$strlen$ 函数

1.1、函数功能

• 函数声明：size_t strlen(const char* str);
• $strlen$ 函数用于求字符串的长度，使用时必须包含头文件
• 基本原理是：从传递的指针变量开始，从前往后计算字符的个数，直到遇到 ‘\0’ 停止（ ‘\0’ 本身不计算），因此参数指向的字符串必须要以 ‘\0’ 结束。
• 返回值为字符串的长度，注意：返回值是 size_t 类型（易错）

  

1.2、函数的使用

  
  $strlen$ 函数的使用非常简单，这里就不过多介绍了，大家直接看代码

#include<string.h>
#include<stdio.h>int main()
{char* a = "abcdef";int sz = strlen(a);printf("%d\n", sz);return 0;
}

 
运行结果：

 

1.3、函数的模拟实现

（1）计数法

  首先，我们要知道指针存储的是字符串首字符的地址。该方法的思路是将传入的字符指针不断往后移，每移一次计数器加一，当指针指向 ‘\0’ 时，结束计数，并返回计数的值。
  
代码实现：

#include<assert.h>size_t my_strlen(const char* str)
{//assert断言，防止传入空指针assert(str);int count = 0;//判断条件：指针指向的字符是否为0（'\0'）while (*str){count++;str++;}return count;
}

 

（2）递归法

  
  有没有办法在求出字符串长度的同时不创建临时变量呢？我们可以试试递归的思想

  那用递归的思想来计算字符串的长度，解题思路是什么呢？

  我们不妨想：比如要计算 “$abc$” 的长度，是不是可以将他看成 $1+$“$bc$” 的长度，而 “$bc$” 的长度，又可以将他看成是 1+“$c$” 的长度。
  

  怎么样，你想到了吗？
  
代码实现：

#include<assert.h>
size_t my_strlen(const char* str)
{assert(str);if (!*str)//逻辑取反，当*str为0时为假，逻辑取反为真return 0;elsereturn 1 + my_strlen(str + 1);
}

  

（3）指针 - 指针

  
  还有一个方法就是指针 - 指针，首先我们知道，指针 - 指针，代表的是两指针之间的元素个数（详情请看：【C语言】—— 指针一 ： 初识指针（上））
  
  我们可以利用这个思想，创建一个指针变量，让他不断移动，直至指向 '\0' ，再通过两个指针相减，得到字符串的长度。
  
代码实现：

#include<assert.h>size_t my_strlen(const char* str)
{assert(str);char* p = str;while (*p++){;}return p - str - 1;
}

代码解析：
  
  while (*arr++);可能这句代码有些小伙伴不太了解，没关系，我们一起来看看

• *arr++：这里有两个操作符：$\ast$ 和 后置++。 虽然后置++ 的优先级比 $\ast$ 高，但是他是后置的，所以先进行解引用
• 解引用完成后，结果为真则进入循环，为假退出循环
• 无论 *$arr$ 结果为真为假，接下来 $arr$ 进行自增操作。注：++ 操作数是 $arr$，而非 *$arr$，如果想让 * $arr$ 自增，应写为：*(arr)++
• 因为循环不需要再执行任何操作，因此放置空语句
• return arr - str - 1;因为前面循环的判断条件不论真假，$arr$ 都会自增，即指针指向 ‘\0’ 后依然会往后移动一位，此时如果直接arr - str，则把 ‘\0’ 也计算在内，而 $strlen$ 是不计算
  ‘\0’ 的，因此最终要 - 1

  

二、$strcpy$ 函数

2.1、函数功能

功能： $strcpy$ 函数实现的是字符串的拷贝，将 $source$ 指针指向的字符串(源字符串) 拷贝到 $destination$ 指针指向的字符串(目标字符串) 中。

• 源字符串必须以 ‘\0’ 结束
• 该函数会将 ‘\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，否则会出现越界访问的情况
• 目标空间必须是可修改的
• 函数的返回值为指向目标空间的指针

  
  可能会有小伙伴说，字符串的拷贝哪有那么麻烦，还要用函数，不就是直接赋值吗？

int main()
{char arr1[] = "abcdef";char arr2[20] = { 0 };arr2 = arr1;return 0;
}

  这样可以吗？当然是不可以的。为什么呢？
  
  别忘了 $arr1$ 和 $arr2$ 是两个数组首元素的地址，地址是一个常量值并不是变量，就像：5 = 3;，可以把 3 赋值给 5 吗？肯定是不行的。因此字符串的赋值并没有那么简单哦。
  

2.2、函数的使用

  

#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{char src[20] = "good good study";char dest[40] = { 0 };char* s = strcpy(dest, src);printf("%s\n", s);return 0;
}

  
运行结果：

  

2.3、函数的模拟实现

  要模拟实现 $strcpy$ 函数，其实思路很简单，只需将字符串的中的每个字符依次拷贝过去即可，当拷贝完源字符串的 '\0' ，拷贝结束。
  
  我们来尝试写下代码：

char* my_strcpy(char* dest, const char* src)
{//要返回目标空间的地址char* ret = dest;//不能传入空指针assert(dest != NULL);assert(src != NULL);//拷贝'\0'之前的内容while (*src != '\0'){*dest = *src;dest++;src++;}//拷贝'\0'*dest = *src;return ret;
}

  
  上述代码基本上是没问题的，但大家发现没有，该代码有点繁琐：*dest = *src;就出现了两次，有什么改进方法呢？我们来看下面的代码：
  

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

  
这里，我们重点来讲解一下while (*dest++ = *src++);语句

• 虽然两个 后置++ 的优先级最高，但是因为是后置：先使用，后++
• 首先执行的是两个解引用操作
• 解引用完成后，将 *$src$ 的值赋给 * $dest$
• 赋值完成后进行循环的条件判断，* $dest$ == ‘\0’ 则退出循环，否则执行循环
• 最后 $dset$ 和 $src$ 两个指针执行++，即自增
    

怎么样，这段代码是不是很巧妙呢
  
  

三、$strcnt$ 函数

3.1、函数功能

功能：$strcat$ 函数的功能是实现字符创的追加，将源字符串的内容追加到目标字符串的结尾。

• 源字符串必须以 ‘\0’ 结束
• 追加会将目标空间原来的 ‘\0’ 覆盖
• 目标字符串结尾也要有 ‘\0’，否则不知从哪开始追加
• 目标空间必须足够大，能容下追加源字符串之后的内容
• 目标空间必须可修改
• 返回的是目标空间的起始地址
• 目标空间与源字符串不能重叠，即不能自己给自己追加

  

3.2、函数的使用

  

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{char src[20] = "day day up!";char dest[40] = "good good study! ";char* s = strcat(dest, src);printf("%s\n", s);return 0;
}

  
运行结果：

  

3.3、函数的模拟实现

  
  $strcat$ 函数怎么模拟实现呢？大家不妨想一想，追加不也是一种拷贝吗，它的实现方法与 $strcpy$ 函数的实现很像，只是 $strcpy$ 是从头开始拷贝，而 $strcat$ 是从目标字符串的末尾开始拷贝。
  
参考代码：

char* mu_strcat(char* dest, const char* src)
{char* ret = dest;assert(dest && src);//找到目标空间的末尾while (*dest){dest++;}//进行追加（拷贝）while (*dest++ = *src++){;}return ret;
}

  
  

四、$strcmp$ 函数

4.1、函数功能

功能：比较两个字符串的大小
   $str1$ > $str2$ ，返回 $>0$ 的数字
   $str1$ = $str2$ ，返回 $0$
   $str1$ < $str2$ ，返回 $<0$ 的数字
  
  
比较方式：
  
  $strcmp$ 函数比较字符串中对应位置上两个字符的 ASCII码 值的大小来比较两个字符串大小

  $strcmp$ 会逐一比较两个字符串中相应位置的各个字符，从第一个字符开始比较，若相等，则比较下位字符
  直至比出大小或遇到其中一个字符串的 '\0'，比较结束，先遇到'\0'的字符串较小，可以理解成 ‘\0’ 的ASCII码值为 0，任何字符的 ASCII码值都比它大。
  

4.2、函数的使用

#inlcude<stdio.h>
int main()
{char str1[] = "abcd";char str2[] = "Abcd";char str3[] = "abcd";char str4[] = "bbcd";int ret1 = strcmp(str1, str2);//比较str1与str2int ret2 = strcmp(str1, str3);//比较str1与str3int ret3 = strcmp(str1, str4);//比较str1与str4printf("%d %d %d\n", ret1, ret2, ret3);return 0;
}

  
运行结果：

  

4.3、函数的模拟实现

int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{//接下来要对指针进行解引用，因此不能传入空指针assert(str1 && str2);//相同位上两个字符相等，进入循环while (*str1 == *str2){//当两个字符都为'\0'时，也进入了循环，遇到'\0'表示字符串结束//因为相等才能进入循环，判断语句因此只用写一个if (*str1 == '\0'){return 0;}str1++;str2++;}//不相等，返回两个字符的ASCII码的差值return *str1 - *str2;
}

  
  
  
  

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  好啦，本期关于部分字符串函数的介绍及模拟实现就介绍到这里啦，希望本期博客能对你有所帮助，更多关于字符串的函数还请收看下一期。同时，如果有错误的地方请多多指正，让我们在C语言的学习路上一起进步！