本文深入探讨了C语言中的字符串操作函数，包括strcpy、strncpy、memcpy、strcat、strncat、strchr、strrchr、strchrnul等。通过实例分析了它们的功能、使用场景及注意事项，如strcpy和strncpy在拷贝字符串时的差异，strcat和strncat在拼接字符串时的行为，以及strchr和strrchr在查找字符上的不同。此外，还提到了strlen函数计算字符串长度的方法以及sizeof运算符的区别。
一、C-string描述
二、C-string相关操作
1、字符数组初始化
1.1、memset函数
2、字符串拷贝
2.1、strcpy函数
函数原型：
#include <string.h>
char *strcpy(char *dest, const char *src);
作用：
strcpy()函数把src所指向的字符串(包括结尾的空字符'\0')拷贝到dest所指向的空间中，dest空间必须足够大，以容纳拷贝的字符。
返回值：
返回指向目标空间dest的指针。验证程序：
/* 遍历打印字符数组 */
void arr_print(const char *arr, size_t arr_len)
{
for (int index = 0; index < arr_len; index++) {
/* 如果遇到空字符('\0')则用NULL替换 */
if (arr[index] == '\0') {
printf(" NULL ");
continue;
}
printf(" %c ", arr[index]);
}
}char dest[10];
memset(dest, '*', sizeof(dest));
char src[] = {'A', 'B', 'C', 'D', '\0', 'E', 'F'};
strcpy(dest, src);
arr_print(dest, sizeof(dest));
输出结果如下图所示：
图1 strcpy()函数输出结果
结论：
由以上结果可以得出，strcpy()函数在拷贝src中的字符时遇到空字符就停止拷贝，并连同空字符一起拷贝到dest所指向的内存空间中。
2.2、strncpy函数
函数原型：
#include <string.h>
char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n);
作用：
strncpy()函数的作用和strcpy()类似，不过它只拷贝src的前n个字符。
返回值：
返回指向目标空间dest的指针。思考：当src指向的字符串分别处于以下几种情况时，strncpy()函数会如何处理？
(假设此时dest所指向的内存空间足够大)
情况一：当src的长度大于n，并且src的前n个字符不包含空字符时
情况二：当src的长度大于n，并且src的前n个字符包含空字符时
情况三：当src的长度小于n时
编写验证程序，分别对以上几种情况进行测试。
对情况一的验证：
char dest[10];
memset(dest, '*', sizeof(dest));
/* 情况一：当src的长度大于n，并且src的前n个字符不包含空字符时 */
char src[] = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', '\0'};
strncpy(dest, src, 5);
arr_print(dest, sizeof(dest));输出结果如下图所示：
图2 strncpy()函数对情况一的处理结果
对情况二的验证：
/* 情况二：当src的长度大于n，并且src的前n个字符包含空字符时 */
char src[] = {'A', 'B', 'C', '\0', 'E', 'F', '\0'};
strncpy(dest, src, 5);
arr_print(dest, sizeof(dest));输出结果如下图所示：
图3 strncpy()函数对情况二的处理结果
对情况三的验证：
/* 情况三：当src的长度小于n时 */
char src[] = {'A', 'B', 'C', '\0'};
strncpy(dest, src, 5);输出结果如下图所示：
图4 strncpy()函数对情况三的处理结果
结论：
对于情况一，strncpy()函数会拷贝src的前n个字符到dest所指向的内存空间中。但是请仔细观察输出结果，dest不是以空字符结尾的，此时的dest就仅仅只是一个字符数组而不是一个字符串。为了解决这个问题，可以令dest[n] = '\0'。（注：此种情况有风险！！！）
对于情况二和情况三，strncpy()函数的处理策略一致，即遇到空字符就停止拷贝（包括空字符），并将剩余的位置都用空字符填充，以确保共有n个字节的字符被拷贝到dest所指向的内存空间中。
2.3、memcpy函数
函数原型：
#include <string.h>
void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);
作用：
memcpy()函数从src指向的内存空间拷贝n个字节到dest所指向的内存空间中，内存空间必须非重叠，否则就要使用memmove()函数。
返回值：
返回指向目标空间dest的指针。思考：对于strncpy()中所述的情况一、情况二、情况三，memcpy()函数又会如何处理呢？
对情况一的验证：
char dest[10];
memset(dest, '*', sizeof(dest));
/* 情况一：当src的长度大于n，并且src的前n个字符不包含空字符时 */
char src[] = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', '\0'};
memcpy(dest, src, 5);
arr_print(dest, sizeof(dest));输出结果如下图所示：
图5 memcpy对情况一的处理结果
对情况二的验证：
char dest[10];
memset(dest, '*', sizeof(dest));
/* 情况二：当src的长度大于n，并且src的前n个字符包含空字符时 */
char src[] = {'A', 'B', 'C', '\0', 'E', 'F', '\0'};
memcpy(dest, src, 5);
arr_print(dest, sizeof(dest));输出结果如下图所示：
图6 memcpy对情况二的处理结果
对情况三的验证：
char dest[10];
memset(dest, '*', sizeof(dest));
/* 情况三：当src的长度小于n时 */
char src[] = {'A', 'B', 'C', '\0'};
memcpy(dest, src, 5);
arr_print(dest, sizeof(dest));输出结果如下图所示：
图7 memcpy对情况三的处理结果
结论：
对于情况一，memcpy()函数的处理方式和strncpy()的处理方式类似，拷贝src的前n个字符到dest所指向的内存空间中（有风险，此时的dest是一个字符数组而不是字符串，可以考虑令dest[n] == '\0'）。
对于情况二，memcpy()函数在遇到空字符时并不会停止拷贝仍会将str的前n个字符拷贝到dest所指向的内存空间中。
对于情况三，memcpy()函数将src中的全部字符拷贝到dest所指向的内存空间后就会停止拷贝并不会在剩余的位置填充空字符。
3、字符串拼接
3.1 strcat函数
函数原型：
#include <string.h>
char *strcat(char *dest, const char *src);
作用：
strcat()函数会将字符串src附加到dest字符串末尾。首先覆盖掉字符串dest末尾的空字符，
并在拼接后的字符串末尾添加空字符。dest必须足够大，以容纳所有的字符，否则，其行为是不可预知的。
返回值：
strcat()函数返回指向字符串dest的指针。验证程序：
char dest[100] = {'A', 'B', 'C', 'D', '\0'};
char src[10] = {'E', 'F', '\0'};
strcat(dest, src);输出结果：
图8 strcat()输出结果
结论：
由上图的输出结果可知strcat()函数的执行过程如下：
(1)、检查src是否为空串，若src为空串则什么也不做；
(2)、若src不为空，则使用第一个字符覆盖掉dest的空字符，然后依次将src中的字符拷贝到dest字符串中，遇到空字符则停止拷贝。
(3)、最后在dest的末尾添加空字符。
3.2 strncat函数
函数原型：
#include <string.h>
char *strncat(char *dest, const char *src, size_t n);
作用：
strncat()函数的功能和strcat类似，不过最多只拷贝src的前n个字符，同时dest字符串总是以空字符结尾。
如果src的长度个数大于等于n，则src不必以空字符结尾，strncat()函数会拷贝n+1个字符串到dest
(src的前n个字符 + 1个空字符)，因此dest的长度至少要为strlen(dest) + n + 1。
返回值：
返回指向dest的指针。
strncat()函数的实现可能如下：
char *strncat(char *dest, const char *src, size_t n)
{
size_t dest_len = strlen(dest);
size_t i;
for (i = 0; i < n && src[i] != '\0'; i++)
dest[dest_len + i] = src[i];
dest[dest_len + i] = '\0';
return dest;
}思考：当src分别处于以下几种情况时，strncat()函数会如何处理，会和上文中描述一致吗？
情况一：当src的长度大于n时
情况二：当src的长度等于n时
情况三：当src的长度小于n时
对情况一的验证：
char dest[10] = {'A', 'B', 'C', 'D', '\0'};
char src[10] = {'E', 'F', 'G', 'H', '\0'};
// 情况一：当src的长度大于n时
strncpy(dest, src, 2);
arr_print(dest, sizeof(dest));输出结果如下图所示：
图9 strncat()函数对情况一的处理结果
对情况二的验证：
char dest[10] = {'A', 'B', 'C', 'D', '\0'};
char src[10] = {'E', 'F', 'G', 'H', '\0'};
// 情况二：当src的长度等于n时
strncpy(dest, src, 4);
arr_print(dest, sizeof(dest));输出结果如下图所示：
图10 strncat()函数对情况二的处理结果
对情况三的验证：
char dest[10] = {'A', 'B', 'C', 'D', '\0'};
char src[10] = {'E', 'F', 'G', 'H', '\0'};
// 情况三：当src的长度小于n时
strncpy(dest, src, 6);
arr_print(dest, sizeof(dest));输出结果如下图所示：
图11 strncat()函数对情况三的处理结果
结论：
由上图的输出结果，可以得出strncat()函数对字符串的处理策略和上面描述的过程一致。
4、查找
4.1 查找字符
4.1.1 strchr函数
函数原型：
#include <string.h>
char *strchr(const char *s, int c);
作用：
在字符串s中查找字符c（末尾的空字符也是字符串的一部分，所以在查找范围内）。
返回值：
返回字符c在字符串s中第一次出现位置的指针，若未找到则返回NULL。验证程序：
char s[] = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', '\0'};
char *p1 = strchr(s, 'E');
char *p2 = strchr(s, 'G');
char *p3 = strchr(s, '\0');
printf("s : %p", s);
printf("p1: %p", p1);
printf("p2: %p", p2);
printf("p3: %p", p3);输出如下图所示：
图12 strchr()函数输出
4.1.2 strchr函数实用小技巧----多次查找指定字符
小技巧：strchr()函数中的参数s不一定要是数组的首地址，它可以为数组中的任意地址，表示起始搜索位置。
示例程序----在字符串s中查找字符'A'所有出现过的位置：
char s[] = {'A', 'B', 'C', 'D', 'A', 'E', 'F', 'A', 'G', '\0'};
printf("s: %p\n", s);
char *pos = strchr(s, 'A');
if (pos != NULL)
printf("pos: %p\n", pos);
while (pos != NULL && pos < s + strlen(s)) {
pos++;
pos = strchr(pos, 'A');
if (pos != NULL)
printf("pos: %p\n", pos);
}输出结果如下图所示：
图13 strchr()函数反复查找某一字符输出结果
strrchr函数
函数原型：
#include <string.h>
char *strrchr(const char *s, int c);
作用：
在字符串s中反向查找字符c
返回值：
返回字符c在字符串s中最后一次出现位置的指针，若未找到则返回NULL。验证程序：
char s[] = {'A', 'B', 'C', 'D', 'A', 'B', 'C', 'D', 'A', 'B', 'C', 'D', '\0'};strchrnul函数
函数原型：
#includ <string.h>
char *strchrnul(const char *s, int c);
作用：
strchrnul()函数在字符串s中查找字符c
返回值：
和strchr()函数类似，区别是当在字符串s中未找到字符c的时候，会返回指向字符串s末尾空字符的指针而不是NULL。验证程序：
char s[] = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', '\0'};
char *pos1 = strchrnul(s, 'E');
char *pos2 = strchrnul(s, 'I');
printf("s: %p\n", s);
printf("pos1: %p\n", pos1);
printf("pos2: %p\n", pos2);输出结果如下图所示：
4.2 查找字符串
4.3 其他查找
5、字符串比较
6、获取字符串长度
6.1 strlen函数
函数原型：
#include <sring.h>
size_t strlen(const char *s);
作用：
strlen()函数计算s所指向的字符串的长度（不包括结尾的空字符）。
返回值：
返回s指向的字符串中包含字符的个数。6.2 sizeof运算符和strlen()函数的区分
sizeof运算符和strlen()函数是易混淆的两个概念，但是两者还是有比较大的区别。sizeof作用于数组名获取的是为整个数组分配的内存空间，而strlen()函数获取的是以空字符结尾的字符串的长度(不包括结尾的空字符)。
详细内容可参考我的另一篇博客：sizeof运算符和strlen()函数的区分(详细)_frame_c的博客-优快云博客
验证程序：
// 情形一
char s[] = "ABCDEF";
sizeof(s); // 输出结果：7
strlen(s); // 输出结果：6
sizeof(*s); // 输出结果：1
strlen(*s); // 输出结果：error: invalid conversion from 'char' to 'const char*'
// 情形二
char s[] = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', '\0'};
sizeof(s); // 输出结果：7
strlen(s); // 输出结果：6
sizeof(*s); // 输出结果：1
strlen(*s); // 输出结果：error: invalid conversion from 'char' to 'const char*'
// 情形三
char s[] = {'A', 'B', 'C', 'D', '\0', 'F', '\0'};
sizeof(s); // 输出结果：7
strlen(s); // 输出结果：4
sizeof(*s); // 输出结果：1
strlen(*s); // 输出结果：error: invalid conversion from 'char' to 'const char*'
// 情形四
char s[100] = "ABCDEF";
sizeof(s); // 输出结果：100
strlen(s); // 输出结果：6
sizeof(*s); // 输出结果：1
strlen(*s); // 输出结果：error: invalid conversion from 'char' to 'const char*'
// 情形五
char s[100] = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', '\0'};
sizeof(s); // 输出结果：100
strlen(s); // 输出结果：6
sizeof(*s); // 输出结果：1
strlen(*s); // 输出结果：error: invalid conversion from 'char' to 'const char*'
// 情形六
char s[100] = {'A', 'B', 'C', 'D', '\0', 'F', '\0'};
sizeof(s); // 输出结果：100
strlen(s); // 输出结果：4
sizeof(*s); // 输出结果：1
strlen(*s); // 输出结果：error: invalid conversion from 'char' to 'const char*'
// 情形七
char *s = "ABCDEF";
sizeof(s); // 输出结果：8 （linux 16 Inter(R) Xeon(R) CPU E7- 4807 @ 1.87GHz）
strlen(s); // 输出结果：6
sizeof(*s); // 输出结果：1
strlen(*s); // 输出结果：error: invalid conversion from 'char' to 'const char*'
// 情形八
char *s = {'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', '\0'};
error：没有这种写法
// 情形九
char *s = {'A', 'B', 'C', 'D', '\0', 'F', '\0'};
error：没有这种写法7、字符检查
8、字符串到数值类型转换
9、数值类型到字符串转换
三、自定义字符串操作函数
1、C语言实现----从一个字符串的指定位置提取指定长度的字符串
2、C语言实现----查找指定字符在给定字符串中出现的所有位置
(1)、size_t loop_strchr(char s[], int c, size_t pos[]);
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