【落羽的落羽 C语言篇】一些常见的字符函数、字符串函数、内存函数

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文章目录

  • 一、字符函数
    • 1. 字符分类函数
    • 2. 字符转换函数
  • 二、字符串函数
    • 1. strlen的使用和模拟实现
      • 使用
      • 模拟实现
    • 2. strcpy的使用和模拟实现
      • 使用
      • 模拟实现
    • 3. strcat的使用和模拟实现
      • 使用
      • 模拟实现
    • 4. strcmp的使用和模拟实现
      • 使用
      • 模拟实现
    • 5. strncpy的使用
    • 6. strncat的使用
    • 7. strncmp的使用
    • 8. strstr的使用和模拟实现
      • 使用
      • 模拟实现
    • 9. strchr的使用
    • 10. strrchr的使用
    • 11. strtok的使用
    • 12. strerror的使用
  • 三、内存函数
    • 1. memcpy的使用和模拟实现
      • 使用
      • 模拟实现
    • 2. memmove的使用和模拟实现
      • 使用
      • 模拟实现
    • 3. memset的使用
    • 4. memcmp的使用

一、字符函数

1. 字符分类函数

C语言中有一些库函数是专门用来分类字符的，这些函数的使用都需要包含头文件ctype.h：

函数检测类型
iscntrl任何控制字符
isspace空白字符：包括空格’ ‘，回车’\r’，换行’\n’等
isdigit十进制数字：0到9
isxdigit十六进制数字：0到9，a到f，A到F
islower小写字母：a到z
isupper大写字母：A到Z
isalpha字母：a到z，A到Z
isalnum字符或数字：a到z，A到Z，0到9
ispunct标点符号：不属于字符和数字的可打印图形字符
isgraph所有图形字符
isprint所有可打印字符，包括图形字符和空白字符

注意：这些函数的传参实际上都是字符的ASCII值，参数是int类型
这些函数的使用方法几乎相同，我们就以isdigit为例讲解，它的定义是：

int isdigit(int c)

在使用时，如果isdigit的参数是一个十进制数，那么函数的返回值就是非0的整数；如果不是十进制数，返回值就是0。
上面其他的函数都是这个道理，如果参数是是它们对应的检测类型，函数的返回值是非0的整数（真），反之则是0（假）。

举个栗子吧，利用函数islower，将一个字符串中的小写字母转换成大写字母：

#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
char s[10] = {'\0'};
gets(s);
for(int i=0 ; s[i]!='\0' ; i++){if(islower(s[i]))s[i]-=32;}
puts(s);
return 0;
}

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非常好理解！

2. 字符转换函数

在ctype.h头文件中，还有两个函数tolower、toupper，用于转换字符。
函数tolower能把参数的大写字母转换成小写字母并返回，函数toupper能把参数的小写字母转换成大写字母并返回。（它们的参数和返回值都是ASCII的形式，也就是int类型）
如果toupper的参数不是小写字母，tolower的参数不是大写字母，那么返回值还是原来的字符（的ASCII值）

还是上面的例子，将一个字符串中的小写字母转换成大写字母。刚才我们先用islower判断小写字母再减32。但这时，我们就可以直接用toupper达到这个效果：

#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{
char s[10] = {'\0'};
gets(s);
for(int i=0 ; s[i]!='\0' ; i++)s[i] = toupper(s[i]);
puts(s);
return 0;
}

结果也是正确的
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二、字符串函数

我们在编程或做题时经常与字符串打交道，因此掌握一些字符串相关的库函数是必不可少的。以下这些函数，都包含在头文件string.h中。对于一些重要的函数，很多企业在笔试时都会考察它们的模拟实现（关于模拟实现是什么，请见《指针·之其五》），所以我们也应该掌握。

1. strlen的使用和模拟实现

使用

在这里插入图片描述strlen的返回值是字符串str的长度（字符个数），它从指针str开始计数，以\0为字符串的结束标志。注意：strlen的返回类型size_t是无符号的，如果有表达式strlen(s1) - strlen(s2)，不论s1和s2谁长谁短，结果都是无符号数（非负数）

模拟实现

  • 思路1：最简单的遍历计数
int Mine_strlen(const char* str)
{int count=0;assert(str);//防止str是空指针while(*str!='\0'){count++;str++;}return count;
}
  • 思路2：利用递归的思想计数
int Mine_strlen(const char* str)
{assert(str);if(*str=='\0')return 0;elsereturn 1+Mine_strlen(str+1);
}
  • 思路3：利用“指针 - 指针 = 两者间元素个数”的原理计数
int Mine_strlen(const char* str)
{assert(str);char* str1 = str;while(*str1!='\0')str1++;return str1-str;
}

2. strcpy的使用和模拟实现

使用

在这里插入图片描述

strcpy的功能是“拷贝字符串”，它能将source指向的字符串（包括其结尾的\0）拷贝到destination指向的内容。也就是说，这个函数修改的是destination指向的字符串的内容。它的使用要点是源字符串必须以\0结尾，目标空间必须可修改，而且要有足够大以确保能容纳的下源字符串。
举个栗子：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{char s1[] = "xxxxxxx";char s2[] = "abc";strcpy(s1,s2);printf("%s\n",s1);//这两句也可以直接写成printf("%s\n",strcpy(s1,s2));（链式访问）return 0;
}

s2中的“a”、“b”、“c”、“\0”都会被拷贝到s1中，替换掉s1的前四个字符，s1的内容变成了“abc\0xxx\0”，而s2的内容是不变的。%s打印s1，结果是abc
在这里插入图片描述

模拟实现

思路：遍历source字符串，一个一个赋值

char* Mine_strcpy(char* destination,const char* source)
{assert(destination&&source);char* ret = destination;while(*(destination++) = *(source++));return ret;
}

3. strcat的使用和模拟实现

使用

在这里插入图片描述strcat的功能是“连接字符串”，它会将source字符串连接到destination字符串之后，本质上是用源字符串的内容替换目标字符串结尾的\0。也就是说，这个函数修改的是destination字符串的内容。它的使用要点是：目标空间中必须有\0，目标空间必须足够大能容纳的下源字符串的内容，目标空间必须可修改。
举个栗子：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{char s1[20] = "Genshin";char s2[] = " Impact";strcat(s1,s2);printf("%s\n",s1);return 0;
}

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模拟实现

思路：先找到目标字符串的结尾，再一个一个赋值

char* Mine_strcat(char* destination,const char* source)
{assert(destination&&source);char* ret = destination;while(*destination!='\0')destination++;while(*(destination++) = *(source++));return ret;
}

4. strcmp的使用和模拟实现

使用

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

strcmp能比较两个字符串：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。
那么如何比较两个字符串的大小呢？不是根据字符串的长度，而是依次比较相应位置上字符的ASCII值。例如，str1是abcdef，str2是abq，比较第一个字符，ASCII值相同；比较第二个字符，ASCII值相同；比较第三个字符，str2的q比str1的c的ASCII值大。所以str2就比str1大。

模拟实现

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

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strcpy、strcat、strcmp、strncpy、strncat、strncmp在VS中使用时，可能会不安全而报错，在函数名之后加上_s就行。
刚才我们学习的strcpy、strcat、strcmp函数，都是针对长度不受限制的字符串使用的，可能不太安全。所以有时候，我们不会操作整个字符串，而要限制字符数。对此就要使用以下三个函数strncpy、strncat、strncmp。

5. strncpy的使用

在这里插入图片描述

strncpy也是用来拷贝字符串的，它的使用要求几乎和strcpy相同。但它不像strcpy只能将source字符串整个拷贝过去，它可以规定拷贝的字符个数，也就是参数部分的size_t num。当然，如果num超过了str2本身的长度，str2的全部内容都会拷贝过去。
举个栗子：

#include<string.h>
#include<stdio.h>
int main()
{char str1[] = "xxxxxxx";char str2[] = "abcdef";strncpy(str1,str2,3);printf("%s\n",str1);return 0;
}

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6. strncat的使用

在这里插入图片描述

这也很好理解了，strncat的使用和strcat几乎相同，都是连接字符串的，但strncat还可以规定把str2的几个字符连接过去。当然，如果num超过了str2本身的长度，str2的全部内容都会连接过去。
举个栗子：

#include<string.h>
#include<stdio.h>
int main()
{char str1[20] = "honkai ";char str2[20] = "railstarxxxxxxx";strncat(str1,str2,8);printf("%s\n",str1);return 0;
}

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7. strncmp的使用

在这里插入图片描述

同样地，相较于strcmp，strncmp可以规定比较前几个字符。从第一个开始比较，如果相同就继续往后比较，最多比较num个字符。如果都想等，就返回0。
在这里插入图片描述

8. strstr的使用和模拟实现

使用

在这里插入图片描述

strstr能够找到str2在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字符作为结束标志。如果能够在str1中找到str2，就返回str2第一次出现的位置（地址）；如果找不到，就返回空指针NULL。
举个栗子：

#include<string.h>
#include<stdio.h>
int main()
{char str1[] = "honkai railstar";char str2[] = "kai";char* p = strstr(str1,str2);printf("%d\n", p-str1);return 0;
}

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模拟实现

char* Mine_strstr(char* str1, const char* str2)
{assert(str1&&str2);const char* cur = str1;//开始匹配的位置const char* s1 = NULL;//遍历str1const char* s2 = NULL;//遍历str2while(*cur!='\0'){s1 = cur;s2 = str2;while((*s1!='\0')&&(*s2!='\0')&&(*s1==*s2))//依次比较str2和str1中的字符{s1++;s2++;}if(*s2=='\0')//如果str2的每个字符都匹配成功，就是在str1中找到了str2return cur;cur++;}return NULL;
}

9. strchr的使用

在这里插入图片描述

strchr很简单，它能找到一个字符在一个字符串中第一次出现的位置并返回，如果找不到就返回空指针NULL。
举个栗子：

#include<string.h>
#include<stdio.h>
int main()
{char str1[] = "honkai railstar";char* p = strchr(str1,'k');printf("%d\n", p-str1);return 0;
}

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10. strrchr的使用

在这里插入图片描述
strrchr也是查找一个字符串中的特定字符，但它返回的是这个字符在字符串中最后一次出现的位置，如果找不到就返回空指针NULL。值得注意的是，指定字符的参数是int类型。
举个例子：

#include<string.h>
#include<stdio.h>
int main()
{char str1[] = "abcda";char* p = strrchr(str1,'a');printf("%d\n", p-str1);return 0;
}

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11. strtok的使用

strtok函数的使用较为特殊
在这里插入图片描述

简单来说，strtok的作用是分割字符串，它的使用形式是char* strtok(char* str, char* sep);。其中str是待分割的字符串，而sep是当做分隔符的字符的数组。在使用时，函数会从左向右读取字符串str，遇到第一个分隔符时，会把它变成\0，然后返回str的起始位置。所以这个函数会改变str的内容，在实际使用时我们常常将原字符串复制一份再分割。
比如我们假设：

char str[] = "abcxdef.ghi@jkl";
char sep[] = "@x.";
char* p = strtok(str,sep);

此时%s打印p，结果是abc，因为str的x变成了\0。

但倘若我们再用一次strtok，但第一个参数设成NULL，则函数会从上一次分隔符的出现的地方开始读取，再寻找分隔符，也就是从d开始读取，直到找到了“.”，设置成\0返回d的地址。而如果函数往后读取到结束都找不到分隔符了，就返回空指针NULL。

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12. strerror的使用

在这里插入图片描述

在不同的系统和C语言标准库中，都规定了一些错误码，一般放在了errno.h这个头文件说明，C语言程序启动时会使用一个全局的变量errno来记录程序当前的错误码。程序启动时errno是0，表示没有错误。每一个错误码都对应一种运行错误，当我们在使用标准库中的函数时发生了某种错误，就会将对应的错误码数储存在中errno中。strerrno的参数部分就是错误码，他可以将对应的错误信息字符串地址返回。
比如我们在Windows11的VS2022环境下看一看1到10对应的错误信息都是什么？

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{for(int i=1 ; i<=10 ; i++)printf("%s\n",strerror(i));return 0;
}

在这里插入图片描述

除此之外，在stdio.h头文件中还有一个函数perror，也可以了解一下
在这里插入图片描述perror函数相当于结合了printf和strerror函数，它先打印出它的参数指向的字符串，再打印一个“:”，再打印出变量errno储存的错误码对应的错误信息字符串。
例如：

#include<stdio.h>
#include<errno.h>
int main()
{//这个程序没有错误，errno是0，对应的错误信息是“No error”perror("Is there an error");return 0;
}

在这里插入图片描述在这里插入图片描述

三、内存函数

C语言的指针是其精髓之一，而指针和内存千丝万缕。所以我们也应该掌握一些与内存相关的函数。以下函数也包含在string.h头文件中。

1. memcpy的使用和模拟实现

使用

在这里插入图片描述
函数memcpy会从source的位置开始向后拷贝num个字节的数据到destination指向的内存位置，这个函数在遇到\0前不会停止拷贝。如果source和destination有内存重叠的部分，那么函数是无法保证运行结果的，比如

int a[5]={1,2,3,4,5};
memcpy(a+2, a, 3*sizeof(int));

我们不知道3是先拷贝到a[4]的位置再变成了1，或是3先变成了1再拷贝到a[4]的位置。运行后a中可能变成1,2,1,2,3，也可能变成1,2,1,2,1。所以我们就不要用memcpy处理内存有重叠的两块区域了，而可以用memmove来实现。

模拟实现

思路：一个字节一个字节地拷贝

void* Mine_memcpy(void* destination, const void* source, size_t num)
{assert(destination&&source);void* ret = destination;while(num--){*(char*)destination = *(char*)source;destination=(char*)destination+1;source=(char*)source+1;}return ret;
}

2. memmove的使用和模拟实现

使用

在这里插入图片描述memmove和memcpy的作用完全相同，差别就是memmove函数处理的源空间和目标空间可以重叠。使用memmove就可以将被拷贝数据完整地拷贝过去，不会出现某些数据被拷贝前就被修改的情况了。

int a[5]={1,2,3,4,5};
memmove(a+2, a, 3*sizeof(int));

这样，a中一定是1,2,1,2,3

int a[5]={1,2,3,4,5};
memmove(a, a+2, 3*sizeof(int));

这样，a中一定是3,4,5,4,5

模拟实现

思路：为了防止被拷贝数据被覆盖，分成两种情况，从后向前依次拷贝，或是从前向后依次复制

void* Mine_memmove(void* destination, const void* source, size_t num)
{assert(destination&&source);void* ret = destination;if(destination<source){while(num--){*(char*)destination = *(char*)source;destination = (char*)destination+1;source = (char*)source+1;}}else{while(num--)*((char*)destination+num) = *((char*)source+num);}return ret;
}

3. memset的使用

在这里插入图片描述
memset是用来设置内存的，可以将内存中的值以字节为单位设置成想要的内容。它可以把ptr指向的内存的前num个字节设置成给定的value值。
举个栗子：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{char str[] = "abcde";memset(str, 'x', 3);printf("%s\n",str);return 0;
}

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4. memcmp的使用

在这里插入图片描述
memcmp能比较ptr1和ptr2指针指向的位置开始向后的num个字节，返回值的规则和strcmp类似
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这里就不再举例子赘述了（我也累了~）

在这里插入图片描述

本篇完，感谢阅读

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