【C语言】字符函数和字符串函数

于 2024-03-25 11:59:17 发布
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分类专栏： c语言 文章标签： c语言 学习
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前言：

在编程的过程中，我们经常要处理字符和字符串，C语言标准库中提供了一系列库函数，接下来我们一起学习一下这些函数。

1. 字符分类函数

C语⾔中有⼀系列的函数是专⻔做字符分类的，也就是⼀个字符是属于什么类型的字符的。
这些函数的使⽤都需要包含⼀个头⽂件是 ctype.h

  1. iscntrl：用于检测给定的字符是否为控制字符。
  2. isspace：用于判断一个字符是否为空白字符，包括空格、制表符、换行符等。
  3. isdigit：用于判断一个字符是否为十进制数字字符。
  4. isxdigit：用于判断一个字符是否为十六进制数字字符。
  5. islower：用于判断一个字符是否为小写字母。
  6. isupper：用于判断一个字符是否为大写字母。
  7. isalpha：用于判断一个字符是否为字母。
  8. isalnum：用于判断一个字符是否为字母或数字。
  9. ispunct：用于判断一个字符是否为标点符号。
  10. isgraph：用于判断一个字符是否为可打印的非空白字符。
  11. isprint：用于判断一个字符是否为可打印字符。

 在使用这些函数时，它们会接受一个整型参数，这个参数是你想要分类的字符的ASCII值，然后返回一个非零值（如果字符属于指定的类别）或零（如果不属于）。

例如：用islower判断一个字符是否为小写字母。

2. 字符转换函数

C语言提供了两个字符转换函数：

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 

3. strlen的使用和模拟实现

size_t strlen (const char* str);

1.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' )。
2. 参数指向的字符串必须要以 '\0' 结束。
3. 注意函数的返回值为size_t，是⽆符号的（ 易错 ）。

我们可以尝试判断一下下面代码的结果。

int main()
{
	if (sizeof("abc") - sizeof("abcdef") > 0)
		printf(">");
	else
		printf("<=");
	return 0;
}

这个代码的结果为>，因为sizeof("abc") 和 sizeof("abcdef")都是无符号数，两个无符号数相减二进制中的符号位变为有效位，最终所得的结果应该是一个值很大的正数，所以结果为>。
4. strlen的使⽤需要包含头⽂件。
模拟实现strlen：

方法一：计算器的方式

size_t my_strlen(const char* str)
{
	int count = 0;
	while (*str)
	{
		count++;
		str++;
	}
	return count;
}

int main()
{
	char arr[] = "abcd";
	size_t ret = my_strlen(arr);
	printf("%zd\n", ret);
	return 0;
}

方法二：指针-指针

size_t my_strlen(const char* str)
{
	char* p = str;
	while (*(str++));
	return str - p - 1;
}

int main()
{
	char arr[] = "abcd";
	int ret = my_strlen(arr);
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

方法三：不创建临时变量，求字符串的长度--递归

size_t my_strlen(const char* str)
{
	if (*str == '\0')
		return 0;
	else
		return 1 + my_strlen(str + 1);
}

int main()
{
	char arr[] = "abcd";
	int ret = my_strlen(arr);
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

4. strcpy的使用和模拟实现

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

strcpy的作用是将源字符串（source）复制到目标字符串（destination）。 

#include<string.h>
int main()
{
	char arr1[] = "hello world";
	char arr2[20] = { 0 };
	strcpy(arr2, arr1);
	printf("%s\n", arr2);
	return 0;
}

注意事项： 

• 源字符串必须以 '\0' 结束。 

• 会将源字符串中的 '\0' 拷⻉到⽬标空间。 

• 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。

学会模拟实现。

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

char* my_strcpy(char* dest, const char* src)
{
	assert(src != NULL);
	assert(dest != NULL);
	char* ret = dest;
	while (*dest++ = *src++);
	return ret;
}
int main()
{
	char arr[] = "hello world";
	char arr1[20] = { 0 };
	char* s = my_strcpy(arr1,arr);
	printf("%s\n", arr1);
	printf("%s\n", s);
	return 0;
}

5. strcat的使用和模拟实现

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

strcat的作用是将源字符串（soutce）连接到目标字符串（destination）的末尾。

int main()
{
	char arr[20] = "hello ";
	char arr1[] = "world";
	strcat(arr, arr1);
	printf("%s\n", arr);
	return 0;
}

注意事项：

• 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，如何？

首先找到目标空间的\0，然后拷贝数据。

模拟实现strcat

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

char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{
	assert(src != NULL);
	assert(dest != NULL);
	char* ret = dest;
	while (*dest++);
	dest--;
	while (*dest++ = *src++);
	return ret;
}
int main()
{
	char arr[20] = "hello ";
	char arr1[] = "world";
	my_strcat(arr, arr1);
	printf("%s\n", arr);
	return 0;
}

6. strcmp的使用和模拟实现

int my_strcmp (const char * str1, const char * str2)

 strcmp的作用是比较两个字符串（str1和str2）的大小。如果str1小于str2，返回负数；如果str1等于str2，返回0；如果str1大于str2，返回正数。

那么如何判断两个字符串？ ⽐较两个字符串中对应位置上字符ASCII码值的⼤⼩。

int main()
{
	char str1[] = "abcdef";
	char str2[] = "abbq";
	int ret = strcmp(str1, str2);
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

str1的第一个字符与str2的第一个字符的ASCII码值进行比较，如果相等则进行下一个字符的比较，如果遇到不相等则停止比较，两个字符串的大小则由不相等的那两个字符决定。我们可以看到当比较到第三个字符时，c的ASCII码值是大于b的ASCII码值的，所以str1的大小大于str2的大小。

 模拟实现strcmp

int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
	assert(str1 && str2);
	while (*str1 == *str2)
	{
		if (*str1 == '\0')
			return 0;
		str1++;
		str2++;
	}
	return *str1 - *str2;
}

int main()
{
	char str1[] = "abq";
	char str2[] = "abcb";
	int ret = my_strcmp(str1,str2);
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

7. strncpy函数的使用

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

• 拷⻉num个字符从源字符串到⽬标空间。

• 如果源字符串的⻓度⼩于num，则拷⻉完源字符串之后，在⽬标的后边追加0，直到num个。

8. strncat函数的使用

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

• 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 符。

• 如果source 指向的字符串的⻓度⼩于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）。

9. strncmp函数的使用

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

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。

10. strstr 的使用和模拟实现

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

strstr 是一个C语言标准库函数，用于在一个字符串中查找另一个字符串的首次出现位置。

参数：

  • str1：指向要搜索的字符串的指针。
  • str2：指向要查找的子字符串的指针。

返回值：

  • 如果找到子字符串，则返回指向子字符串在主字符串中首次出现位置的指针。
  • 如果未找到子字符串，则返回NULL。
int main()
{
	char arr[] = "this is an apple\n";
	char arr1[] = "is";
	char arr2[] = "appl";
	char arr3[] = "Appl";
	char* ret = strstr(arr, arr1);
	char* ret1 = strstr(arr, arr2);
	char* ret2 = strstr(arr, arr3);
	printf("%s\n", ret);
	printf("%s\n", ret1);
	printf("%s\n", ret2);
	return 0;
}

模拟实现strstr

char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
	char* str3 = NULL;
	char* str4 = NULL;
	char* cur = str1;
	if (*str2 == '\0')
		return (char*)str1;
	while (*cur)
	{
		str3 = cur;
		str4 = str2;
		while (*str3 == *str4 && str3 != '\0' && str4 != '\0')
		{
			str3++;
			str4++;
		}
		if (*str4 == '\0')
			return (char*)cur;
		cur++;
	}
	return NULL;
}
int main()
{
	char arr1[] = "abcdefabcdef";
	char arr2[] = "cdef";
	char* ret = my_strstr(arr1, arr2);
	printf("%s\n", ret);
	return 0;
}

11. strtok 函数的使⽤

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

• 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⻉的内容
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。

int main()
{
	char arr[] = "abc@qq.com";
	char* p = "@.";
	char* ret = NULL;
	ret = strtok(arr, p);
	printf("%s\n", ret);
	ret = strtok(NULL, p);
	printf("%s\n", ret);
	ret = strtok(NULL, p);
	printf("%s\n", ret);
	return 0;
}

12. strerror 函数的使用

char * strerror ( int errnum );

 strerror函数可以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 这个头⽂件中明
的，C语⾔程序启动的时候就会使⽤⼀个全⾯的变量errno来记录程序的当前错误码，只不过程序动
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，就会讲应
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。

例： 

int main()
{
	//fopen以读的形式打开文件的时候，如果文件不存在，就打开失败
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	//如果打开文件失败pf就会返回一个NULL
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		perror("");
	}
	return 0;
}

 

其中perror函数相当于printf + strerror，它可以直接打印出错误信息。 

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