C语言进阶(3)--字符函数和字符串函数

本章重点

重点介绍处理字符和字符串的库函数的使用和注意事项

目录

0.前言

1.函数介绍

1.1 strlen - 计算字符串长度

1.2 strcpy - 复制字符串

1.3 strcat  - 追加字符串

1.4 strcmp - 字符串比较

1.5 strncpy  - 受限制复制

1.6 strncat - 受限制追加

1.7 strncmp - 受限制比较

1.8 strstr

1.9 strtok

1.10 strerror - 返回错误信息

1.11 memcpy - 内存复制

1.12 memmove

1.13 memcmp - 比较两个内存块

2. 库函数的模拟实现

2.1 模拟实现strlen

2.2 模拟实现strcpy

2.3 模拟实现strcat

2.4 模拟实现strstr

2.5 模拟实现strcmp

2.6 模拟实现memcpy

2.7 模拟实现memmove

---

求字符串长度

• strlen

长度不受限制的字符串函数

• strcpy
• strcat
• strcmp

长度受限制的字符串函数介绍

• strncpy
• strncat
• strncmp

字符串查找

• strstr
• strtok

错误信息报告

• strerror

字符操作

内存操作函数

• memcpy
• memmove
• memset
• memcmp

0.前言

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.

1.函数介绍

1.1 strlen - 计算字符串长度

#include<sdio.h> //头文件

size_t strlen ( const char * str );

解析：计算

sizeof - 操作符 - 计算大小

size_t -> unsigned int;

• 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 ）
• 学会strlen函数的模拟实现

C语言中 strlen 和 sizeof 的区别

1. strlen 是一个库函数使用时需要引用 #include<sdio.h> 这个头文件，而sizeof是一个运算符号；

2.strlen 计算的是'\0'之前的字符个数，sizeof计算的是所占空间内存的大小，单位是字节；

3.strlen计算式不包含'\0',而sizeof 包含'\0';

4.strlen 遇到 '\0' 才结束；

5.sizeof的类型是unsigned int, 是一个无符号的整型；

6.strlen 只能用char 做参数，sizeof可以用类型做参数；

总结：以上是sizeof和strlen的区别，需要特别注意的是，strlen只有在遇到'\0'时，才会结束，就是只计算'\0'之前的字符，所以我们在使用时一定要记得加上'\0'；

在使用sizeof 时，必须要记住，数组名是首元素地址，有两个除外：

1. sizeof(数组名)，计算的是整个数组的大小，单位是字节；

2. &数组名，表示的是整个数组的地址；

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>int my_strlen(const char* str)
{assert(str);int count = 0;while (*str != '\0'){count++;str++;}return count;
}
int main()
{int len = strlen("abcdef");int len1 = my_strlen("abcdefaaa");printf("%d\n", len);printf("%d\n", len1);return 0;
}

注：

#include <stdio.h>
int main()
{const char*str1 = "abcdef";const char*str2 = "bbb";if(strlen(str2)-strlen(str1)>0){printf("str2>str1\n");} else{printf("srt1>str2\n");}return 0;
}

1.指针不知道赋什么值，就给NULL；

2.指针使用完后，赋值NULL；

1.2 strcpy - 复制字符串

#include<string.h> 

char* strcpy ( char * destination , const char * source )；

解释：把源文件中的字符串拷贝到目标文件中；

• Copies the C string pointed by source into the array pointed by destination, including the terminating null character (and stopping at that point).
• 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。
• 学会模拟实现。

1.3 strcat  - 追加字符串

char * strcat ( char * destination , const char * source );

解析：把源文件追加到目标文件后

• Appends a copy of the source string to the destination string. The terminating null character in destination is overwritten by the first character of source, and a null-character is included at the end of the new string formed by the concatenation of both in destination.
• 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。
• 字符串自己给自己追加，如何？

1.4 strcmp - 字符串比较

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

• This function starts comparing the first character of each string. If they are equal to each other, it continues with the following pairs until the characters differ or until a terminating null-character is reached.

标准规定：

• 第一个字符串大于第二个字符串，则返回大于0的数字  //>0
• 第一个字符串等于第二个字符串，则返回0                    //=0
• 第一个字符串小于第二个字符串，则返回小于0的数字  //<0
• 那么如何判断两个字符串？

1.5 strncpy  - 受限制复制字符串

char * strncpy ( char * destination , const char * source , size_t num );

• Copies the first num characters of source to destination. If the end of the source C string (which is signaled by a null-character) is found before num characters have been copied, destination is padded with zeros until a total of num characters have been written to it.
• 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 - 受限制追加字符串

char * strncat ( char * destination , const char * source , size_t num );

• Appends the first num characters of source to destination, plus a terminating null-character.
• If the length of the C string in source is less than num, only the content up to the terminating null-character is copied.
• 译：将源字符串的num个字符追加到目标字符串后，加上一个NULL；
• 译：如果源字符串的长度小于num，则只包含到终止null字符被追加；

/* strncat example */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
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;
}

结果：

1.7 strncmp - 受限制比较字符串

int strncmp ( const char * str1 , const char * str2 , size_t num );

• 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。

/* strncmp example */
#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;
}

1.8 strstr

char * strstr ( const char * str1 , const char * str2 );

• Returns a pointer to the first occurrence of str2 in str1, or a null pointer if str2 is not part of str1.

/* strstr example */
#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;
}

1.9 strtok

char * strtok ( char * str , const char * sep );

• sep参数是个字符串，定义了用作分隔符的字符集合
• 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 函数将保存它在字符串中的位置。
• 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。
• 如果字符串中不存在更多的标记，则返回 NULL 指针。

/* strtok example */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
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;
}

#include <stdio.h>
int main()
{char *p = "[e-mail]";const char* sep = ".@";char arr[30];char *str = NULL;strcpy(arr, p);//将数据拷贝一份，处理arr数组的内容for(str=strtok(arr, sep); str != NULL; str=strtok(NULL, sep)){printf("%s\n", str);}
}

1.10 strerror - 返回错误信息

char * strerror ( int errnum );

返回错误码，所对应的错误信息。

/* strerror example : error list */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>//必须包含的头文件
int main ()
{  FILE * pFile;pFile = fopen ("unexist.ent","r");if (pFile == NULL)printf ("Error opening file unexist.ent: %s\n",strerror(errno));//errno: Last error numberreturn 0;
}
Edit & Run

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：

int tolower ( int c );

int toupper ( int c);

/* isupper example */
#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;
}

1.11 memcpy - 内存复制

void * memcpy ( void * destination , const void * source , size_t num );

• 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。

/* memcpy example */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
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;
}

结果：

1.12 memmove-内存移动

void * memmove ( void * destination , const void * source , size_t num );

• 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。

/* memmove example */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main ()
{char str[] = "memmove can be very useful......";memmove (str+20,str+15,11);puts (str);return 0;
}

结果：

1.13 memcmp - 比较两个内存块

int memcmp ( const void * ptr1 ,

                       const void * ptr2 ,

                       size_t num );

比较两个内存块

比较第一个数字指向的内存块的字节数ptr1到第一个数字指向的字节数ptr2，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。

注意，不像strcmp，函数在找到空字符后不会停止比较。

• 比较从ptr1和ptr2指针开始的num个字节
• 返回值如下：

/* memcmp example */
#include <stdio.h>
#include <string.h>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;
}

输出:

'DWgaOtP12df0' is greater than 'DWGAOTP12DF0'.

DWgAOtp12Df0大于DWGAOTP12DF0因为两个单词中第一个不匹配的字符是' g '和' G '分别为，和' g '(103)评估为大于' G ' (71).

2. 库函数的模拟实现

2.1 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;elsereturn 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;
}

2.2 模拟实现strcpy

参考代码：

//1.参数顺序
//2.函数的功能，停止条件
//3.assert
//4.const修饰指针
//5.函数返回值
//6.题目出自《高质量C/C++编程》书籍最后的试题部分
char *my_strcpy(char *dest, const char*src)
{ char *ret = dest;assert(dest != NULL);assert(src != NULL);while((*dest++ = *src++)){;}return ret;
}

2.3 模拟实现strcat

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;
}

2.4 模拟实现strstr

注：可以自己研究一下 KMP 算法；

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);
}

2.5 模拟实现strcmp

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

2.6 模拟实现memcpy

void* memcpy(void* dst, const void* src, size_t count)
{void* ret = dst;assert(dst);assert(src);/**copy from lower addresses to higher addresses*/while (count--) {*(char*)dst = *(char*)src;dst = (char*)dst + 1;src = (char*)src + 1;}return(ret);
}

2.7 模拟实现memmove

void* memmove(void* dst, const void* src, size_t count)
{void* ret = dst;if (dst <= src || (char*)dst >= ((char*)src + count)) {/** Non-Overlapping Buffers* copy from lower addresses to higher addresses*/while (count--) {*(char*)dst = *(char*)src;dst = (char*)dst + 1;src = (char*)src + 1;}}else {/** Overlapping Buffers* copy from higher addresses to lower addresses*/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);
}