C语言从入门到实践——常用字符函数和字符串函数的使用和模拟实现

前言：

1. 字符分类函数

2. 字符转换函数

3.strlen的使用和模拟实现

4. strcpy 的使⽤和模拟实现

5. strcat 的使⽤和模拟实现

6. strcmp 的使⽤和模拟实现

7. strncpy 函数的使用

8. strncat 函数的使用

9. strncmp函数的使用

10. strstr 的使用和模拟实现

11. strtok 函数的使⽤

12. strerror 函数的使用

前言：

字符函数主要用于对单个字符进行分类、转换和比较等操作。

而字符串函数则用于处理由多个字符组成的字符串，如复制、拼接、比较和查找等。

常用的字符函数如下：

isalpha：检查字符是否为字母（a~z, A~Z）；
iscntrl：检查字符是否为控制字符（八进制000~037以及177的字符）；
isdigit：检查字符是否为十进制数字（0~9）；
isgraph：检查字符是否为图形表示，依赖于使用语言的环境；
tolower：将大写字母转换为小写字母；
toupper：将小写字母转换为大写字母。

常用的字符串函数如下：

strlen：返回字符串长度；
strcpy：将一个字符串复制到另一个字符串中；
strcat：将一个字符串链接到另一个字符串的末尾；
strcmp：比较两个字符串是否相等；
strncpy：将源字符串的前n个字符复制到目标字符串中；
strncat：将源字符串的前n个字符连接到目标字符串的末尾；
strncmp：比较两个字符串的前n个字符是否相等；
strstr：在字符串中查找子串的首次出现位置；
strtok：将字符串分割成多个子串；
strerror：将错误码转换为对应的错误信息字符串。

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

函数	如果它的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’字符
isxdigit	十六进制数字，包括所有十进制数字字符，小写字母a~f，大写字母A~F
islower	小写字母a~z 小写字母a~z
isupper	大写字母A~Z 大写字母A~Z
isalpha	字母a~z或A~Z
isalnum	字母或者数字，a~z,A~7,0~9
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

这些函数的使⽤⽅法⾮常类似，我们就讲解⼀个函数的事情，其他的⾮常类似：

int islower ( int c );

islower 是能够判断参数部分的 c 是否是⼩写字⺟的。

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，则返回 0。

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。

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
//1. 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 -= 32;putchar(c);i++;}return 0;
}

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，我们将⼩写转⼤写，是-32完成的效果，有了转换函数，就可以直接使⽤ tolower 函数。

#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))c = toupper(c);putchar(c);i++;}return 0;
}

3.strlen的使用和模拟实现

size_t strlen ( const char * str );

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的使⽤需要包含头⽂件 • 学会strlen函数的模拟实现

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{const char* str1 = "abcdef";const char* str2 = "bbb";if(strlen(str2)-strlen(str1)>0){printf("str2>str1\n");} else{printf("srt1>str2\n");}return 0;
}

strlen的模拟实现：

⽅式1：

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

⽅式2：

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

⽅式3：

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

4. strcpy 的使用和模拟实现

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

5. strcat 的使用和模拟实现

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

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

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;
}

6. strcmp 的使用和模拟实现

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

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 字符。
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 );

10. strstr 的使用和模拟实现

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

函数返回字符串str2在字符串str1中第⼀次出现的位置
字符串的⽐较匹配不包含 \0 字符，以 \0 作为结束标志

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{char str[] = "This is a simple string";char* pch;pch = strstr(str, "simple");printf("%s\n", pch);return 0;
}

strstr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);
}

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。

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

12. strerror 函数的使用

char * strerror ( int errnum );

trerror 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。

//打印1-10错误码对于的信息
#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
int main()
{int i = 0;for (i = 0; i <= 10; i++) {printf("%s\n", strerror(i));}return 0;
}

举例：

#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;
}

可以了解⼀下 perror 函数，perror函数相当于⼀次将上述代码中的第9⾏完成了，直接将错误信息
打印出来。perror函数打印完参数部分的字符串后，再打印⼀个冒号和⼀个空格，再打印错误信息。

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