字符函数 和 字符串函数 的使用与模拟
前言：在编程的过程中，我们经常要处理字符和字符串，为了⽅便操作字符和字符串，C语⾔标准库中提供了 ⼀系列库函数，接下来我们就学习⼀下这些函数。
目录
1. strlen函数【计算字符串长度】
1. 字符函数
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>
1.1 字符分类判断函数
这11个字符函数的函数原型，(1)除了名字不同，(2)它们的返回值都是int(且都是0或1)，(3)参数表中也只有一个int型的形参。
比如：
函数原型：int islower(int c);
作用：如果输入c的ascii值属于a~z，那么返回值为1，否则返回值为0。
1.2 字符转换函数
C语⾔提供了2个字符转换函数：（只有2个）
函数原型：
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
tupper函数的模拟实现：
int my_toupper(int c)
{
if (c >= 'a' && c <= 'z')
{
c = c - 32;
}
return c;
}1.3 练习
写⼀个代码，将字符串中的⼩写字⺟转⼤写，其他字符不变：
int main()
{
int i = 0;
char str[] = "Test String.\n";
char c;
while (str[i])
{
c = str[i];
if (islower(c))
c = toupper(c);
putchar(c);
i++;
}
return 0;
}2. 字符串函数
C语音中也有一系列的字符串函数，使用时需要包含头文件<string.h>
补充：下面的模拟实现中我用了assert断言，保证传入的多个字符串地址不是NULL，使用assert要包含头文件<assert.h>
2.1 常用函数的 使用和模拟实现
1. strlen函数【计算字符串长度】
函数原型：
1. size_t strlen ( const char * str );
作用：获取字符串长度。
使用规则：
- 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' )。
- 字符串以 '\0' 作为结束标志，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 ）
补充：sizeof 对于字符\0也会计算，而strlen不会。比如字符串“hello\0w”，sizeof计算的结果是8(别忘了w后面还有\0)，而strlen计算的结果是5。
strlen的模拟实现：
strlen有3种方法可以模拟实现：
版本1
strlen--“计算器累计”版
int my_strlen1(const char* str)
{
assert(str);
int count = 0;
char* p = str;
while (*p)
{
count++;
p++;
}
return count;
}const修饰的原因：
保证了：不能通过解引用*str对原字符串进行修改
版本2
strlen--“指针-指针”版
int my_strlen2(const char* str)
{
assert(str);
char* p = str;
while (*p)
p++;
return p - str;
}版本3
strlen--“函数递归”版
int my_strlen3(const char* str)
{
if (*str == '\0')
return 0;
else
return 1 + my_strlen3(str + 1);
}函数递归也可以写成这样：
int my_strlen3(const char* str)
{
return *str=='\0' ? 0 : 1+my_strlen3(str+1);
}2. strcpy函数【拷贝字符串】
函数原型：
1. char* strcpy(char * destination, const char * source );
作用：把字符串source的内容复制到字符串destination中。
使用规则：
- source是源字符串，源字符串必须以 '\0' 结束。
- 会将源字符串中的 '\0' 也拷⻉到⽬标空间。
- 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。
strcpy的模拟实现：
char* my_strcpy(char* dest, const char* src)
{
assert(dest && src);
char* ret = dest;
while (*dest++ = *src++);//会赋值为'\0'后再判断
return ret;
}while表达式的解析：
(1)先对两个指针进行＋1操作
(2)然后对两边+1前的地址值进行解引用操作
(3)再把src所指向的内容赋值给dest
(4)最后对+1后的*dest检查是否等于'\0'(数值上，'\0'就等于0)
为了方便理解，可以写成这样：
while(*src != '\0')
{
*dest = *src;
src++;
dest++;
}
3. strcat函数【拼接字符串】
函数原型：
1. char* strcat(char * destination, const char * source );
作用：将一个字符串source追加到另一个字符串destination的末尾
使用规则：
- 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。
strcat的模拟实现：
char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{
assert(dest && src);
char* ret = dest;
while (*dest)
{
dest++;
}
while (*dest++ = *src++);//会赋值为'\0'后再判断
return ret;
}解析：
(1)第一个while循环，让指针dest指向目标字符串的结尾'\0'处。
(2)从dest指向的\0处开始拼接，并把\0覆盖掉。
(3)第二个while循环与strcpy的拷贝一样。
4. strcmp函数【比较两个字符串大小】
函数原型：
1. int strcmp(const char *srt1, const char *str2);
作用：比较str1与str2的大小
使用规则：
- str1⼤于str2，则返回⼤于0的数字 ◦
- str1等于str2，则返回0 ◦
- str1小于str2，则返回小于0的数字 ◦
- 比较的本质1：⽐较两个字符串中对应位置上字符ASCII码值的大小。
- 比较的本质2：比较出第1次不相同的两个字母，如果都相同才返回0。
strcmp的模拟：
int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
assert(str1 && str2);
while (*str1 && *str2 && *str1 == *str2 )
{
str1++;
str2++;
}
return *str1 - *str2;
}其实也可以写成这样：
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;
}在“*str1==*str2”的前提下，如果满足*str1==‘\0’，那么也满足*str2==‘\0’。此时整个字符串已经比较完了，并没有不同的字符，所以返回0。
5. strchr函数【在字符串中找一个字符】
函数原型：
1. char *strchr(const char *str, int c);
作用：在一个字符串中查找给定字符的第一个匹配之处
使用规则：
str是要查找的字符串，c是要查找的字符(输入时要acsii的值)- 从字符串的左边开始查找。
- 如果找到第一个与c对应的字符，则返回该字符的地址(指针)。
- 如果没有，则返回NULL。
strchr的模拟实现：
char* my_strchr(const char* str, int c)
{
assert(str);
char* pos = NULL;
while (*str)
{
if (*str == c)
{
pos = str;
break;
}
str++;
}
return pos;
}如果没有找到与c一样的字符，那么pos仍然为NULL，此时返回pos就是返回NULL。
6. strstr函数【在字符串中找一段字符】
函数原型：
1. char * strstr ( const char * str1, const char * str2);
作用：在一个字符串中查找另一个字符串的首次出现
使用规则：
- str1是被检索的字符串，str2是查找表字符串。(在str1中找str2)
- 在字符串str1中查找字符串str2的首次出现，并返回其地址。
- 如果没有，则返回NULL。
strstr的模拟实现：
char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
assert(str1 && str2);
char *pos = NULL, *start = str2;
//str2什么也没有
if (!*str2)
return pos;
//str2有字符串
while (*str1)
{
pos = str1;
str2 = start;
while (*str2 && *str1 && *str1++ == *str2++);
if (*str2 == '\0')
return pos;
str1 = pos+1;
}
return NULL;
}解析：
(1)str1根据pos复位：str1在与str2匹配的时候，会往后走。如果匹配失败，则str1要回到pos的位置，并从pos+1的位置重新匹配；如果匹配成功，此时pos就是我们想要的位置。
(2)str2根据start复位：str1在与str2匹配的时候，str2也会往后走。当要重新匹配时，str2要要回到起始位置重新匹配。
2.2 其他字符串函数的 使用规则
7. strncpy函数
函数原型：
char* strncpy(char* destination, const char* source, size_t num);
使用规则：
- 保证destination足够长
- 复制字符串source中的前num个字符 (从序号0到序号num-1)
- 如果num大于source的字符串长度，那么多出几个字符，就补上几个\0，直到写入总数 num 个字符为止
8. strncat函数
函数原型：
char* strncat(char* destination, const char* source, size_t num);
使用规则：
- 保证destination足够长
- 将 source 的前 num 个字符拼接到 destination（序号0到num-1）
- 如果num大于source的长度，则source有多大就拼接多少，不会用\0补充。
9. strncmp函数
函数原型：
int strncmp(const char* str1, const char* str2, size_t num);
使用规则：
- 比较str1和str2的前num个字符。（返回值的规则与strcmp一样）
- 如果在第num-1个字符之前，已经首次出现了不同的字符，就结束比较并返回比较的结果。
- 如果str1与str2相等，且num比它们长，则不会再继续比较并返回0。(0表示两个字符串相等)
10. strrchr函数
函数原型：
char* strrchr(char* str, int character);
使用规则：
- 查找与character相同的字符
- 从右边开始，向左边查找。
- 找到右边首次出现的相同字符后，返回该处的地址(指针)
- 如果没有，则返回NULL
11. strtok函数
函数原型：
char * strtok ( char * str, const char * sep);
使用规则：
- 作用：按分隔符对字符串进行分割（每次只能分割一段）
- str是要被分割的字符串，sep是分隔符的字符集合。
- 第一次分割：此时strtok函数的参数str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。
- 每次分割完，该处的分隔符都会被制成\0来做成标记(改变了原字符串)，然后返回⼀个指向这个标记的指针。
- 后面的分割：此时strtok函数的参数str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。
- 完全分割后：如果字符串中不存在更多的标记，则返回 NULL 指针。
注意：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。
代码演示：
运行结果：
上面这个代码有2个语句重复出现了4次，我们可以用for循环来代替：这也是strtok的正确使用格式。
char* ps = NULL;
for (ps = strtok(str, sep); ps != NULL; ps = strtok(NULL, sep))
{
printf("%s\n", ps);
}运行结果：
12. strerror函数 与 perror函数
函数原型： char * strerror ( int errnum );
作用：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。
包含头文件：<string.h>和<errno.h>
- 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，就会讲对应的错误码，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。
我们打印⼀下0~10这些错误码对应的信息：
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
int i = 0;
for (i = 0; i <= 10; i++) {
printf("错误%d:%s\n", i, strerror(i));
}
return 0;
}
strerror函数多用于文件操作的打开检查
例如：
int main()
{
FILE* pFile;
pFile = fopen("123", "r");
if (pFile == NULL)
{
printf("错误原因: %s\n", strerror(errno));
}
return 0;
}
如果使用perror函数，可以缩减成这样：
int main()
{
FILE* pFile;
pFile = fopen("123", "r");
if (pFile == NULL)
{
perror("错误的原因：");
}
return 0;
}
perror函数使用前要包含头文件<errno.h>
perror的原型：
1. void perror(const char *s);
perror的作用：
- 直接打印错误信息
- 功能上，相当于是printf函数与strerror函数的结合。
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