C 语言字符串处理函数详解 2.0

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已于 2025-02-06 11:44:05 修改

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文章标签： c语言

于 2025-02-06 11:43:06 首次发布

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一、捕获异常函数

1. 代码示例

#include <stdlib.h>
#include <crtdbg.h>
#include <stdio.h>

// 自定义的无效参数处理函数
void my_invalid_parm_handler(const wchar_t* expression, const wchar_t* function, const wchar_t* file, unsigned int line, uintptr_t p_reserved) {
    wprintf(L"Invalid parameter detected in function %s. File: %s Line %d\n", function, file, line);
    wprintf(L"Expression: %s\n", expression);
}

int main() {
    // 设置自定义的无效参数处理函数
    _set_invalid_parameter_handler(my_invalid_parm_handler);

    // 这里模拟一个可能触发无效参数的操作，比如除以0
    int a = 10;
    int b = 0;
    int result = a / b; 

    return 0;
}

2. 说明

引用头文件：需要引用stdlib.h和crtdbg.h头文件。
设置处理函数：在main函数中，使用_set_invalid_parameter_handler函数设置自定义的无效参数处理函数my_invalid_parm_handler。当程序中出现无效参数时，会调用该自定义函数进行处理。

二、`strcpy_s`函数

1. 函数原型

errno_t strcpy_s(char * restrict dest, rsize_t destsz, const char * restrict src);

2. 参数解释

dest
- 类型：指向目标字符数组的指针。
- 作用：用于存储复制后的字符串。
destsz
- 类型：rsize_t类型，代表目标字符数组的大小。
- 意义：包括字符串结束符'\0'，指定了dest所指向的缓冲区的最大容量。
src
- 类型：指向源字符串的指针。
- 作用：该字符串将被复制到dest数组中。

3. 返回值

成功情况：如果复制操作成功，函数返回 0。
错误情况
- 常见错误码：如果发生错误，函数返回一个非零的错误码。常见的错误情况包括以下两种。
- EINVAL错误：如果dest或src为空指针，或者destsz为 0 或小于源字符串的长度（包括'\0'）。
- ERANGE错误：如果目标缓冲区太小，无法容纳源字符串及其结束符'\0'。

三、`strcat_s`函数

1. 函数原型

errno_t strcat_s(char *dest, rsize_t destsz, const char *src);

2. 参数

dest
- 类型：目标字符串缓冲区。
- 作用：连接后的字符串将存储在这里。
destsz
- 类型：rsize_t类型，代表目标缓冲区的大小。
- 意义：包括空字符\0。
src
- 类型：指向要追加到目标字符串的源字符串的指针。

3. 返回值

成功情况：成功时返回 0。
失败情况
- 错误码：失败时返回非零错误码，如EINVAL或ERANGE。

4. 注意事项

缓冲区检查：strcat_s会检查目标缓冲区是否有足够的空间容纳源字符串，避免溢出。
空指针检查：如果dest或src是空指针，函数会返回错误。
缓冲区大小要求：destsz必须大于目标字符串的当前长度加上源字符串的长度再加 1（用于空字符）。

四、`sprintf_s`函数

1. 函数原型

errno_t sprintf_s(char *restrict buffer, rsize_t sizeOfBuffer, const char *restrict format,...);

2. 参数解释

buffer
- 类型：指向用于存储格式化结果的字符数组的指针。
- 作用：存储格式化后的字符串。
sizeOfBuffer
- 类型：rsize_t类型，代表目标字符数组buffer的大小。
- 意义：包括字符串结束符'\0'，用于确保不会发生缓冲区溢出。
format
- 类型：格式化字符串。
- 作用：指定了输出的格式，其中可以包含普通字符和格式说明符（如%d用于整数，%s用于字符串等）。
...
- 类型：可变参数列表。
- 作用：根据format字符串中的格式说明符，提供相应的参数。

3. 返回值

成功情况：如果操作成功，返回写入到buffer中的字符数（不包括字符串结束符'\0'）。
错误情况
- 错误码：如果发生错误，返回一个非零的错误码。常见错误情况及对应错误码如下。
- EINVAL错误：如果buffer或format为NULL指针，或者sizeOfBuffer为 0。
- ERANGE错误：如果格式化后的字符串长度（包括'\0'）超过了sizeOfBuffer。

五、`strncpy_s`函数

1. 函数原型

errno_t strncpy_s(char *restrict dest, rsize_t destsz, const char *restrict src, rsize_t count);

2. 参数解释

dest
- 类型：指向目标字符数组的指针。
- 作用：用于存储复制过来的字符串。
destsz
- 类型：rsize_t类型，代表目标字符数组的大小。
- 意义：要包含字符串结束符'\0'。
src
- 类型：指向源字符串的指针。
- 作用：要被复制的字符串。
count
- 类型：rsize_t类型，代表最多从src复制到dest的字符数量。

3. 返回值

成功情况：如果复制操作成功，函数返回 0。
错误情况
- 错误码：如果出现错误，函数会返回一个非零的错误码，常见错误及对应错误码如下。
- EINVAL错误：当dest或src为NULL指针，或者destsz为 0 或小于等于count时返回该错误码。
- ERANGE错误：如果src的长度大于等于count且destsz不足以容纳count个字符和字符串结束符'\0'时返回此错误码。

六、`strncat_s`函数

1. 函数原型

errno_t strncat_s(char *restrict dest, rsize_t destsz, const char *restrict src, rsize_t count);

2. 参数解释

dest
- 类型：指向目标字符数组的指针。
- 作用：该数组需要预先包含一个以'\0'结尾的字符串，新追加的内容将从这个'\0'位置开始添加。
destsz
- 类型：rsize_t类型，代表目标字符数组的总大小。
- 意义：包括字符串结束符'\0'，用于确保不会发生缓冲区溢出。
src
- 类型：指向源字符串的指针。
- 作用：该字符串以'\0'结尾，其中部分内容会被追加到目标字符串末尾。
count
- 类型：rsize_t类型，指定从源字符串src中最多追加到目标字符串dest的字符数量。

3. 返回值

成功情况：如果操作成功，函数返回 0。
失败情况
- 错误码：如果出现错误，函数返回一个非零的错误码，常见的错误情况及对应错误码如下。
- EINVAL错误：当dest或src为NULL指针，或者destsz为 0 时返回该错误码。
- ERANGE错误：若目标缓冲区没有足够的空间来容纳追加的字符和原有的内容（包括'\0'），会返回此错误码。

七、`gets_s`函数

1. 函数原型

char *gets_s(char *str, rsize_t n);

2. 参数解释

str
- 类型：指向用于存储读取字符串的字符数组的指针。
- 作用：接收读取的字符串。
n
- 类型：rsize_t类型，代表字符数组str的大小。
- 意义：该数组能够容纳的最大字符数，包括字符串结束符'\0'。

3. 返回值

成功情况
- 返回值：如果读取成功，函数返回str指针。
失败情况
- 文件结束符情况：如果遇到文件结束符（EOF）且没有读取到任何字符，函数返回NULL并且str数组内容保持不变。
- 错误情况：如果发生错误（例如读取的字符数超过了n - 1个，或者输入过程中出现错误），函数会调用无效参数处理程序（如果已设置），并将str数组的第一个字符设置为'\0'，然后返回NULL。

八、`strtok_s`函数

1. 函数原型

char *strtok_s(char *restrict str, const char *restrict delimiters, char **restrict context);

2. 参数解释

str
- 类型：指向要分割的字符串的指针。
- 作用
  - 首次调用：在第一次调用strtok_s时，传入要分割的原始字符串。
  - 后续调用：传入NULL以继续分割同一个字符串。
delimiters
- 类型：指向包含分隔符字符的字符串的指针。
- 作用：这些字符用于指定分割字符串的位置。
context
- 类型：指向一个char*类型的指针的指针。
- 作用：用于存储函数内部的上下文信息，在后续调用strtok_s时会被使用，以记录分割的位置。

3. 返回值

成功情况：如果找到了一个有效的子字符串，函数返回指向该子字符串的指针。
失败情况：如果没有更多的子字符串可供分割，函数返回NULL。

九、`strcmp`函数

1. 函数原型

int strcmp(const char *s1, const char *s2);

2. 参数解释

s1
- 类型：指向要比较的第一个字符串的指针。
s2
- 类型：指向要比较的第二个字符串的指针。

3. 返回值

相等情况：如果s1和s2相等（即两个字符串的内容完全相同），函数返回 0。
大小比较情况
- 小于情况：如果s1按字典序小于s2（即s1中第一个不同字符的 ASCII 值小于s2中对应字符的 ASCII 值），函数返回一个小于 0 的整数。
- 大于情况：如果s1按字典序大于s2（即s1中第一个不同字符的 ASCII 值大于s2中对应字符的 ASCII 值），函数返回一个大于 0 的整数。

十、`strncmp`函数

1. 函数原型

int strncmp(const char *s1, const char *s2, size_t n);

2. 参数解释

s1
- 类型：指向第一个要比较的字符串的指针。
s2
- 类型：指向第二个要比较的字符串的指针。
n
- 类型：size_t类型，代表指定要比较的最大字符数。

3. 返回值

相等情况：如果s1和s2的前n个字符完全相同，或者在比较到第n个字符之前就已经到达某个字符串的末尾（遇到'\0'）且之前的字符都相同，函数返回 0。
大小比较情况
- 小于情况：如果s1的前n个字符按字典序小于s2的前n个字符，函数返回一个小于 0 的整数。
- 大于情况：如果s1的前n个字符按字典序大于s2的前n个字符，函数返回一个大于 0 的整数。

十一、`strchr`函数

1. 函数原型

char *strchr(const char *s, int c);

2. 参数解释

s
- 类型：指向要进行查找操作的字符串的指针，该字符串必须以'\0'结尾。
c
- 类型：要查找的字符，虽然参数类型是int，但实际上是将其作为char类型来处理的，这主要是为了兼容EOF（文件结束符）的处理。

3. 返回值

查找成功情况：如果在字符串s中找到了字符c，函数返回指向该字符首次出现位置的指针。
查找失败情况：如果在字符串s中没有找到字符c，函数返回NULL。

十二、`strrchr`函数

1. 函数原型

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

2. 参数解释

str
- 类型：要搜索的字符串。
c
- 类型：要查找的字符（以int形式传递，但会被转换为char）。

3. 返回值

查找成功情况：如果找到字符c，返回指向字符串中最后一个匹配字符的指针。
查找失败情况：如果未找到字符c，返回NULL。

十三、`strstr`函数

1. 函数原型

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

2. 参数解释

haystack
- 类型：指向要进行查找操作的主字符串的指针，该字符串必须以'\0'结尾。
needle
- 类型：指向要查找的子字符串的指针，该字符串同样必须以'\0'结尾。

3. 返回值

查找成功情况：如果在主字符串haystack中找到了子字符串needle，函数返回指向needle首次出现位置的指针。
查找失败情况
- 一般失败：如果在主字符串haystack中没有找到子字符串needle，函数返回NULL。
- 特殊情况：如果needle是一个空字符串（即只包含'\0'），函数返回haystack本身。

十四、`strspn`函数

1. 函数原型

size_t strspn(const char *s, const char *accept);

2. 参数解释

s
- 类型：指向要进行检查的字符串的指针，该字符串必须以'\0'结尾。
accept
- 类型：指向包含允许字符的字符串的指针，该字符串同样必须以'\0'结尾。

3. 返回值

返回值类型：size_t类型，代表返回字符串s中从开头开始连续包含accept字符串中任意字符的字符数量。

4. 工作原理

strspn函数从字符串s的开头开始，逐个检查字符。只要当前字符存在于accept字符串中，就继续检查下一个字符，并计数。一旦遇到不在accept字符串中的字符，计数停止，函数返回之前统计的字符数量。

十五、`strcspn`函数

1. 函数原型

size_t strcspn(const char *s, const char *reject);

2. 参数解释

s
- 类型：指向要进行检查的目标字符串的指针，该字符串必须以'\0'结尾。
reject
- 类型：指向包含要排除字符的字符串的指针，此字符串同样需以'\0'结尾。

3. 返回值

返回值类型：size_t类型，代表返回字符串s中从开头开始连续不包含reject字符串中任意字符的字符数量。

4. 工作原理

strcspn函数从字符串s的起始位置开始，逐个检查字符。只要当前字符不在reject字符串中，就继续检查下一个字符，并对字符数量进行计数。一旦遇到reject字符串中包含的字符，计数停止，函数返回之前统计的字符数量。

5. 用处

用来检验输入的字符串是否合法，判断有没有违规字符。

十六、示例代码总结

基本操作示例

通过strcpy_s、strcat_s、sprintf_s等函数的示例，展示了字符串的复制、连接和格式化输出操作。

示例代码如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char dest[20];
    const char *src = "Hello, World!";

    // 使用strcpy_s进行字符串复制
    errno_t err = strcpy_s(dest, sizeof(dest), src);
    if (err == 0) {
        printf("复制成功: %s\n", dest);
    } else {
        printf("复制失败，错误码: %d\n", err);
    }

    char dest2[20] = "Hello, ";
    const char *src2 = "World!";

    // 使用strcat_s连接字符串
    errno_t result = strcat_s(dest2, sizeof(dest2), src2);

    if (result == 0) {
        printf("连接后的字符串: %s\n", dest2);
    } else {
        printf("错误: 无法连接字符串\n");
    }

    char buffer[20];
    int num = 42;
    const char *str = "Hello";

    // 使用sprintf_s进行格式化输出
    err = sprintf_s(buffer, sizeof(buffer), "Number: %d, String: %s", num, str);
    if (err == 0) {
        printf("格式化成功: %s\n", buffer);
    } else {
        printf("格式化失败，错误码: %d\n", err);
    }

    return 0;
}

字符串比较示例

使用strcmp和strncmp函数的示例，展示了字符串的比较操作，包括按字典序比较和指定字符数的比较。

示例代码如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    const char *str1 = "apple";
    const char *str2 = "banana";
    const char *str3 = "apple";

    int result1 = strcmp(str1, str2);
    int result2 = strcmp(str1, str3);

    if (result1 < 0) {
        printf("'%s' 在字典序上小于 '%s'\n", str1, str2);
    } else if (result1 > 0) {
        printf("'%s' 在字典序上大于 '%s'\n", str1, str2);
    } else {
        printf("'%s' 等于 '%s'\n", str1, str2);
    }

    if (result2 < 0) {
        printf("'%s' 在字典序上小于 '%s'\n", str1, str3);
    } else if (result2 > 0) {
        printf("'%s' 在字典序上大于 '%s'\n", str1, str3);
    } else {
        printf("'%s' 等于 '%s'\n", str1, str3);
    }

    const char *str4 = "apple";
    const char *str5 = "applesauce";
    const char *str6 = "banana";

    // 比较前3个字符
    int result3 = strncmp(str4, str5, 3);
    int result4 = strncmp(str4, str6, 3);

    if (result3 == 0) {
        printf("'%s' 和 '%s' 的前3个字符相同\n", str4, str5);
    } else {
        printf("'%s' 和 '%s' 的前3个字符不同\n", str4, str5);
    }

    if (result4 < 0) {
        printf("'%s' 的前3个字符在字典序上小于 '%s' 的前3个字符\n", str4, str6);
    } else if (result4 > 0) {
        printf("'%s' 的前3个字符在字典序上大于 '%s' 的前3个字符\n", str4, str6);
    } else {
        printf("'%s' 和 '%s' 的前3个字符相同\n", str4, str6);
    }

    return 0;
}

字符串查找示例

通过strchr、strrchr和strstr函数的示例，展示了在字符串中查找特定字符和子字符串的操作。

示例代码如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    const char *str = "Hello, World!";
    char target = 'o';
    char *result = strchr(str, target);

    if (result!= NULL) {
        printf("字符 '%c' 首次出现在字符串中的位置是: %ld\n", target, result - str);
    } else {
        printf("在字符串中未找到字符 '%c'\n", target);
    }

    const char *str7 = "Hello, World!";
    char ch = 'o';

    // 查找字符 'o' 最后一次出现的位置
    char *result2 = strrchr(str7, ch);

    if (result2!= NULL) {
        printf("找到字符 '%c'，位置在: %ld\n", ch, result2 - str7);
        printf("从该位置开始的子字符串: %s\n", result2);
    } else {
        printf("未找到字符 '%c'\n", ch);
    }

    const char *haystack = "Hello, World! This is a test.";
    const char *needle = "World";
    char *result3 = strstr(haystack, needle);

    if (result3!= NULL) {
        printf("子字符串 '%s' 首次出现在主字符串中的位置是: %ld\n", needle, result3 - haystack);
    } else {
        printf("在主字符串中未找到子字符串 '%s'\n", needle);
    }

    return 0;
}

字符串子串提取示例

strspn和strcspn函数的示例，展示了提取字符串中特定字符子集和排除特定字符子集的功能。

示例代码如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    const char *s = "123abc456";
    const char *accept = "1234567890";
    size_t result = strspn(s, accept);

    printf("字符串 '%s' 开头连续包含 '%s' 中字符的长度是: %zu\n", s, accept, result);

    const char *s2 = "abcdef123";
    const char *reject = "1234567890";
    size_t result2 = strcspn(s2, reject);

    printf("字符串 '%s' 开头连续不包含 '%s' 中字符的长度是: %zu\n", s2, reject, result2);

    char input[] = "filaname.txt";
    char invaliChars[] = "/\\:*?\"<>|";
    if (strcspn(input, invaliChars) < strlen(input)) {
        printf("Input contains invalid characters.\n");
    } else {
        printf("Input is valid.\n");
    }

    return 0;
}

字符串分割示例

strtok_s函数的示例，展示了字符串的分割操作，将一个字符串按照指定的分隔符分割成多个子字符串。

示例代码如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char str[] = "Hello,World,How,Are,You";
    char *token;
    char *context = NULL;

    // 第一次调用strtok_s分割字符串
    token = strtok_s(str, ",", &context);

    while (token!= NULL) {
        printf("%s\n", token);
        // 后续调用strtok_s继续分割字符串
        token = strtok_s(NULL, ",", &context);
    }

    return 0;
}

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