C语言（超详细讲解，帮你零基础玩转C语言） | 库函数的讲解及使用

库函数的讲解及模拟实现

引言

在C语言编程中，库函数是一组提供常用功能的函数集合，可以通过包含相应的头文件并链接相应的库来使用。这些函数涵盖了各种任务，从简单的输入输出到复杂的数据处理和算法实现。

本博客将深入探讨C语言中一些常用的库函数，包括它们的作用、使用方法以及一些示例。通过了解这些库函数，您可以更高效地编写C程序，节省时间和精力。

1.字符函数

1.1 字符分类函数

在C语言中，字符分类函数用于对字符进行分类或者判断字符的特性。这些字符分类函数在处理输入、解析字符串以及实现某些文本操作时非常有用，例如判断密码强度、分析用户输入等。通过使用这些函数，可以轻松地识别和处理不同类型的字符，从而增强程序的健壮性和功能性。
这些函数通常包含在头文件 ctype.h中，并提供了一系列用于检查字符属性的函数。
这些函数包括：

这些函数返回非零值（通常是1）表示字符具有相应的特性，否则返回0。
这些函数的使用方法都非常的类似，我们就讲解一个函数作为案例。

int islower (int c);

islower是能够判断参数部分的c是否为小写字母的。
通过返回值来说明是否是小写字母，如果是小写字母就返回非0的整数，如果不是小写字母，就返回0。

其他函数大家也可以在https://cplusplus.com/的官网上查阅到。

示例 ： 将字符串中的小写字母转为大写字母，其他字符不变。

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main ()
{
 	int i = 0;
 	char str[] = "Test String.\n";   //将一个字符串放到了字符数组中
 	char c;
 	while (str[i])
 	{
 		c = str[i];                  //将字符数组中的元素赋给c
 		if (islower(c))         	 //使用islower函数判断是否为小写字母
 		c -= 32;           	         //是小写，就将其-32得到大写字母。因为大小写字符的ASCII码值相差32。
  		putchar(c);                  //不管是本身就是大写的字母，还是通过if判断并转换得到的大写字母，在这里都会被打印输出。 
		 i++;
 	}
 	return 0;
}

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1.2字符转换函数

C语言提供了2个字符转换函数：

int tolower (int c);      //将参数传进去的大写字母转小写
int toupper (int c);     //将参数传进去的小写字母转大写

上面的代码，我们是通过小写字母-32来达到小写字母转大写字母的效果，而我们有了字符转换函数之后，就可以直接使用tolower函数来实现了。
示例

#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 (islower(c))          //用islower函数来判断是否为小写
 		c = toupper(c);  		 //用toupper函数对其进行转换
 		putchar(c);
		 i++;
 	}
 	return 0;
}

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2.字符串函数

2.1 strlen的讲解与使用

size_t strlen (const char *str);           //作用：计算字符串长度

• 字符串以\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）。
• strlen函数的使用需要包含头文件。

示例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
 	const char* str1 = "abcdef";
 	const char* str2 = "bbb";
	if(strlen(str2)-strlen(str1)>0    //易错：如果是3 - 6 得到的是 -3 ，但是因为他返回的是无符号的，因此会得到一个非常大的正数
	{
 		printf("str2>str1\n");
 	} 
	else
 	{
 		printf("srt1>str2\n");
 	}
 	return 0;
}

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2.2 strcpy的讲解

char *  strcpy (char * destination , const char * source);     //作用：拷贝字符串

• 将源指针（const char * source）指向的C字符串复制到目标指针（char * destination）指向的数组中，包括终止的空字符（并在该点停止）。
• 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。
• 目标空间必须可修改。地址指向的常量字符串则不行——常量字符串不可修改

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2.3 strcat的讲解

char * strcat ( char * destination, const char * source );    //作用：追加字符串

• 将源字符串的副本追加到目标字符串中。目标字符串中的终止空字符被源字符串的第一个字符覆盖，并且在目标字符串中形成的新字符串的末尾包含一个空字符。
• 源字符串必须以 \0 结束。
• 目标字符串中也得有 \0 ，否则没办法知道追加从哪里开始。
• 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会导致1.死循环 2.程序崩溃 。 因为：源字符串的\0被目标字符串更换为第一个字符的时候，目标字符串自己的\0也被更换为第一个字符。

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2.4 strcmp的讲解

int strcmp ( const char * str1, const char * str2 )     //作用：字符串的比较

• 该函数从每个字符串的第一个字符开始比较。如果它们相等，则继续比较后续字符，直到字符不同或直到达到终止空字符为止。
• 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
• 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
• 那么如何比较两个字符串呢？ 比较两个字符串中对应位置上字符ASCII码值的大小。

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2.5 strncpy的讲解

char * strncpy ( char * destination, const char * source, size_t num );   //作用：长度限制的拷贝字符串

• 将源字符串的前 num 个字符复制到目标字符串中。如果在复制了 num 个字符之前发现源 C 字符串的末尾（通过空字符标识），则目标字符串将被填充为零，直到总共写入了 num 个字符为止。
• 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。

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2.6 strncat的讲解与使用

char * strncat ( char * destination, const char * source, size_t num );   //作用：长度限制的追加字符串

• 将source指向字符串的前num个字符追加到destination指向的字符串末尾，再追加⼀个\0字符。
• 如果source 指向的字符串的长度小于num的时候，只会将字符串中到\0的内容追加到destination指向的字符串末尾。

示例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main ()
{
 	char str1[20];
 	char str2[20];
 	strcpy (str1,"To be ");     //首先将两个字符串拷贝到字符数组中
 	strcpy (str2,"or not to be");
 	strncat (str1, str2, 6);    //然后将str2追加到str1中，并限制只追加6个字符
 	printf("%s\n", str1);
 	return 0;
}

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2.7 strncmp的讲解

int strncmp ( const char * str1, const char * str2, size_t num );     //作用：长度限制的字符比较

• 比较str1和str2的前num个字符，如果相等就继续往后比较，最多比较num个字母，如果提前发现不一样，就提前结束，大的字符所在的字符串大于另外一个。如果num个字符都相等，就是相等返回0.
• 返回值如下：
• 如果在 str1 中的第一个字符与 str2 中相应位置的字符相比较，发现在 str1 中的字符具有比 str2 中字符更小的值，则这个函数会返回一个小于零的值。
• 如果两个字符串的内容相等，这个函数将返回零。
• 如果在 str1 中的第一个字符与 str2 中相应位置的字符相比较，发现在 str1 中的字符具有比 str2 中字符更大的值，则这个函数会返回一个大于零的值。

2.8 strstr的讲解与使用

char * strstr ( const char * str1, const char * str2);     //作用：在一个字符串中搜索指定子字符串的出现位置

• 函数返回字符串str2在字符串str1中第⼀次出现的位置，并返回一个指向该位置的指针。
• 如果没有找到子字符串，则返回空指针。
• 字符串的比较匹配不包含\0字符，以\0作为结束标志。

示例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main ()
{
 	char str[] ="This is a simple string";
 	char * pch;
 	pch = strstr (str,"simple");      //搜素str中是否有字符串simple
 	strncpy (pch,"sample",6);         //并替换成sample	  
 	printf("%s\n", str);              //最后会打印"This is a sample string"
 	return 0;
}

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2.9 strtok的讲解与使用

char * strtok ( char * str, const char * sep);   //作用：按照指定的分隔符将字符串拆分为多个子字符串

• sep参数指向⼀个字符串，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。

示例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char arr[] = "192.168.6.111";
	char* sep = ".";
	char* str = NULL;
	for (str = strtok(arr, sep); str != NULL; str = strtok(NULL, sep))
	{
 		printf("%s\n", str);
 	}
 	return 0;
 }

for (str = strtok(arr, sep); str != NULL; str = strtok(NULL, sep)) 开启了一个循环，使用 strtok 函数来分割字符串 arr。在第一次循环中，使用 strtok(arr, sep) 获取第一个子字符串，并将其赋值给 str；之后在循环的每一次迭代中，调用 strtok(NULL, sep) 来获取下一个子字符串，直到没有更多的子字符串为止。

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2.10 strerror的讲解与使用

char * strerror ( int errnum );    //作用：把参数部分错误码对应的错误信息的字符串地址返回来

在不同的系统和C语言标准库的实现中都规定了⼀些错误码，⼀般是放在 errno.h 这个头文件中说明
的，C语言程序启动的时候就会使用一个全局的变量errno来记录程序的当前错误码，只不过程序启动
的时候errno是0，表示没有错误，当我们在使⽤标准库中的函数的时候发生了某种错误，就会将对应
的错误码，存放在errno中，而一个错误码的数字是整数很难理解是什么意思，所以每⼀个错误码都是
有对应的错误信息的。strerror函数就可以将错误对应的错误信息字符串的地址返回。

示例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main ()
{
 	FILE * pFile;
 	pFile = fopen ("unexist.ent","r");
 	if (pFile == NULL)
 	printf ("Error opening file unexist.ent: %s\n", strerror(errno));
 	return 0;
}

结果为

Error opening file unexist.ent: No such file or directory     

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3.内存函数

3.1 memcpy的讲解与使用

void * memcpy ( void * destination, const void * source, size_t num );   //作用:将源内存区域的内容复制到目标内存区域中

• 函数memcpy从source的位置开始向后复制num个字节的数据到destination指向的内存位置。
• 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。

示例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
 	int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
 	int arr2[10] = { 0 };
 	memcpy(arr2, arr1, 20);
 	int i = 0;
 	for (i = 0; i < 10; i++)
 	{
 		printf("%d ", arr2[i]);
 	}
 	return 0;
}

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3.2 memmove的讲解与使用

void * memmove ( void * destination, const void * source, size_t num );   //作用：将内存中的数据块从一个位置复制到另一个位置

• 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。

示例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
 	int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
 	memmove(arr1+2, arr1, 20);
	int i = 0;
 	for (i = 0; i < 10; i++)
 	{
 		printf("%d ", arr1[i]);
 	}
 	return 0;
}

结果为

1 2 1 2 3 4 5 8 9 10

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3.3 memset的讲解与使用

void * memset ( void * ptr, int value, size_t num );  //作用：将指定内存区域的前 n 个字节设置为特定的值

• memset是用来设置内存的，将内存中的值以字节为单位设置成想要的内容。

示例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main ()
{
 	char str[] = "hello world";
 	memset (str,'x',6);
 	printf(str);
 	return 0;
}

结果为

xxxxxxworld

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3.4 memcmp的讲解与使用

int memcmp ( const void * ptr1, const void * ptr2, size_t num );  //作用：比较两个内存区域的内容是否相等

• 比较从ptr1和ptr2指针指向的位置开始，向后的num个字节。
• 返回值如下：
• 如果两个内存块中的第一个字节（按照无符号字符值进行比较）在ptr1中的值小于ptr2中的值，则memcmp函数返回一个负值。
• 如果两个内存块的内容相等，则memcmp函数返回0。
• 如果两个内存块中的第一个字节（按照无符号字符值进行比较）在ptr1中的值大于ptr2中的值，则memcmp函数返回一个正值。

示例

#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;
}

到此，库函数的讲解就全部结束了。希望可以帮到你~