字符串函数、内存函数的介绍以及模拟实现

本文详细介绍了C语言中常用的字符串处理函数,如strlen、strcpy、strcat、strcmp、strstr、strtok,以及内存操作函数memcpy、memmove、memset和memcmp。并提供了这些函数的模拟实现,帮助理解其工作原理。同时强调了处理字符串和内存时需要注意的边界条件和内存安全问题。

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一、求字符串长度

strlen

size_t strlen ( const char * str );
  • 字符串已 ‘\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

strlen函数的模拟实现

方法一:

//计数器方式
int my_strlen(const char * str)
{
 	int count = 0;
 	while(*str)
 	{
 		count++;
 		str++;
 	}
 	return count;
}

方法二:

//不能创建临时变量计数器
int my_strlen(const char * str)
{
 	if(*str == '\0')
 		return 0;
 	else
 		return 1+my_strlen(str+1);
}

方法三:

//指针-指针的方式
int my_strlen(char *s)
{
       char *p = s;
       while(*p != ‘\0)
              p++;
       return p-s;
}

二、长度不受限制的字符串函数

1.strcpy

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

strcpy函数的模拟实现

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

2.strcat

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

strcat函数的模拟实现

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;
}

3.strcmp

int strcmp ( const char * str1, const char * str2 );
  • 第一个字符串大于第二个字符串,则返回大于0的数字
  • 第一个字符串等于第二个字符串,则返回0
  • 第一个字符串小于第二个字符串,则返回小于0的数字

strcmp函数的模拟实现

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 );
}

三、长度受限制的字符串函数介绍

1.strncpy

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。

2.strncat

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.

3.strncmp

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。

四、字符串查找

1.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函数的模拟实现

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.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。

五、错误信息报告

strerror

char * strerror ( int errnum );

返回错误码,所对应的错误信息。

六、字符操作

字符分类函数

函数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 );

七、内存操作函数

1.memcpy

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函数的模拟实现

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.memmove

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函数的模拟实现

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);
}

3.memset

memset是一个初始化函数,作用是将某一块内存中的全部设置为指定的值。

void *memset(void *s, int c, size_t n);
  • s指向要填充的内存块。
  • c是要被设置的值。
  • n是要被设置该值的字符数。
  • 返回类型是一个指向存储区s的指针。

4.memcmp

int memcmp ( const void * ptr1, 
 			 const void * ptr2, 
 			 size_t num );

比较从ptr1和ptr2指针开始的num个字节

### 回答1: C语言中常用的字符串替换函数是`str_replace`,它可以在一个字符串中查找并替换指定的子字符串。下面我将简单地模拟实现一个`str_replace`函数。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> char* str_replace(const char* str, const char* search, const char* replace) { char* result; int search_len = strlen(search); int replace_len = strlen(replace); int count = 0; // 统计需要替换的次数 const char* s = str; while ((s = strstr(s, search)) != NULL) { count++; s += search_len; } // 计算替换后的字符串长度 int result_len = strlen(str) + count * (replace_len - search_len); result = (char*)malloc(result_len + 1); // 开始替换 char* p = result; s = str; while ((s = strstr(s, search)) != NULL) { int n = s - str; strncpy(p, str, n); p += n; strncpy(p, replace, replace_len); p += replace_len; str = s + search_len; } strcpy(p, str); return result; } int main(void) { const char* str = "Hello, world!"; const char* search = "world"; const char* replace = "everyone"; char* result = str_replace(str, search, replace); printf("替换前: %s\n", str); printf("替换后: %s\n", result); free(result); return 0; } ``` 上述代码实现了一个简单的`str_replace`函数。它首先统计了需要替换的次数,并根据替换的次数计算了替换后的字符串长度。然后,它分配了足够的内存空间来存储替换后的字符串,并进行了替换操作。最后,它返回了替换后的字符串。在`main`函数中,我们可以看到如何使用这个函数来替换一个字符串中的子字符串。 需要注意的是,本示例只是对`str_replace`函数的简单模拟实现,实际使用中还需要处理更多的边界情况和错误处理。 ### 回答2: C语言中没有内置的字符串替换函数,但我们可以通过模拟实现一个字符串替换函数。 首先,我们可以定义一个函数,该函数接受三个参数:源字符串、待替换的子字符串、替换后的子字符串函数的返回值是替换完成后的字符串。 接下来,我们可以使用循环来遍历源字符串。在每次循环中,比较源字符串中是否存在待替换的子字符串。如果存在,我们就将替换后的子字符串复制到新的字符串中。如果不存在,我们将源字符串中的当前字符复制到新的字符串中。 最后,返回新的字符串即可。 下面是一个简单的模拟实现示例: ```c #include <stdio.h> #include <string.h> char* stringReplace(char* source, const char* search, const char* replace) { char* result; int i, j, sourceLen, searchLen, replaceLen, count; sourceLen = strlen(source); searchLen = strlen(search); replaceLen = strlen(replace); count = 0; for (i = 0; i < sourceLen; i++) { if (strstr(&source[i], search) == &source[i]) { count++; i += searchLen - 1; } } result = (char*)malloc(sourceLen + count * (replaceLen - searchLen) + 1); i = 0; j = 0; while (source[i]) { if (strstr(&source[i], search) == &source[i]) { strcpy(&result[j], replace); j += replaceLen; i += searchLen; } else result[j++] = source[i++]; } result[j] = '\0'; return result; } int main() { char source[] = "Hello, World!"; const char search[] = "World"; const char replace[] = "C Language"; char* result = stringReplace(source, search, replace); printf("替换后的字符串: %s\n", result); free(result); return 0; } ``` 这是一个简单的模拟实现,实际上字符串替换还涉及到更多复杂的情况和细节,比如大小写敏感、替换次数限制等等。需要根据实际需求进行更进一步的完善。 ### 回答3: C语言字符串替换函数模拟实现的方法有很多,以下是一种可能的实现方式: ```c #include <stdio.h> #include <string.h> void str_replace(char *str, const char *find, const char *replace) { int find_len = strlen(find); int replace_len = strlen(replace); int str_len = strlen(str); char result[100]; int result_len = 0; int i = 0; while (i < str_len) { if (strncmp(&str[i], find, find_len) == 0) { // 找到需要替换的字符串 strncpy(&result[result_len], replace, replace_len); result_len += replace_len; // 跳过被替换的部分 i += find_len; } else { // 将原字符串的字符复制到结果字符串中 result[result_len] = str[i]; result_len++; i++; } } // 将新的结果字符串复制回原字符串中 strncpy(str, result, result_len); str[result_len] = '\0'; } int main() { char str[100] = "Hello, World!"; char find[10] = "World"; char replace[10] = "Alice"; printf("Before replace: %s\n", str); str_replace(str, find, replace); printf("After replace: %s\n", str); } ``` 这个函数的思路是首先计算出原字符串、需要查找的字符串以及替换的字符串的长度。然后以原字符串为基础,通过遍历每个字符的方式,查找需要替换的字符串,然后将替换的字符串复制到结果字符串中,同时跳过原字符串中已经被替换的部分。最后将结果字符串复制回原字符串中,完成字符串的替换。在主函数中,我们可以看到使用这个函数对原始字符串中的特定字符串进行了替换操作。运行程序后,可以输出替换后的字符串
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