【C语言】字符函数和字符串函数--超详解

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。

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

这些函数的使⽤⽅法⾮常类似

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 <ctype.h>
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;
}

运行结果：

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。

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;
}

运行结果：

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(#include <string.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("str1>str2\n");}return 0;
}

strlen的模拟实现：

方法1：

我们通过创建一个临时变量count来统计个数

int my_strlen(const char* str)
{int count = 0;assert(str);while (*str){count++;str++;}return count;
}int main()
{char* str = "abcdef";int ret = my_strlen(str);printf("%d\n", ret);return 0;}

方法2：

使用递归来计算字符串的长度。递归的终止条件是当当前字符是空字符 ('\0') 时返回 0，否则返回 1 加上递归调用 my_strlen(str+1)的结果。这种递归方法会逐层深入字符串，并在回溯时计算字符串的长度。

//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 - 指针得到的就是元素的个数

//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 );

strcpy 函数会将source 指向的字符串复制到destination 指向的位置，直到遇到源字符串的结束符 '\0'。复制结束后，destination 指向的字符串将与source指向的字符串相同

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模拟实现：

我们来分析一下strcpy函数中不就是把第二个参数'\0'之前的内容拷贝给第一个参数吗？然后再把'\0'拷贝到第一个参数里面吗？

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 );

strcat这个函数就是追加的意思，将第二个参数的字符串追加到第一个参数的字符串的后面。

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。

模拟实现strcat函数：

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;
}

字符串⾃⼰给⾃⼰追加，如何？

不要这样，这样会导致死循环程序崩溃的，自己给自己追加的时候尽量不要使用strcat万一他功能不能满足自己给自己追加呢。

自己追加自己不就把自己的'\0'改了吗？那还怎么停止，这样就导致了死循环

6. strcmp 的使⽤和模拟实现

int strcmp ( const char * str1, const char * str2 );

两个字符串的内容不能直接进行比较，需要使用strcmp（如果直接比较，比较的是地址首元素的地址）

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

strcmp函数的模拟实现：

strcmp函数不就是让两个字符串的内容进行一个一个的进行比较吗？我们通过解引用让他们进行比较如果相等地址++一直循环下去如果遇到'\0'了还一直相等就放回0，如果不相等了就跳出循环，直接返回现在所指的字符之差的数。

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 );

destination 是目标字符串的指针，用于存储复制后的字符串。

source 是源字符串的指针，即要被复制的字符串。

num 是要复制的最大字符数，包括空字符。

这个函数的功能是将源字符串 source 中的最多 num 个字符复制到目标字符串 destination 中。如果 source 的长度小于 num，则目标字符串会被填充到 num 个字符用'\0凑够；如果 source 的长度大于或等于 num，则只复制 num 个字符，不会添加额外的空字符。

如果要拷贝8个字符不够就用'\0'凑够

int main()
{char str1[20] = { 0 };const char* str2 = "abcdef";strncpy(str1,str2,3);printf("%s", str1);return 0;
}

8. strncat 函数的使⽤

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

这个函数用于将源字符串 source 的最多 num 个字符连接到目标字符串 destination 的末尾。如果源字符串的长度小于 num，则会把有的字符拼接过去包括'\0，如果源字符串的长度大于或等于 num，则只会连接 num 个字符，并在目标字符串的末尾添加空字符。

需要注意的是，destination 必须具有足够的空间来容纳要连接的字符以及额外的空字符。否则，可能会发生缓冲区溢出的情况，导致未定义行为

int main()
{char str1[50] = "ghijk";const char* str2 = "abcdef";strncat(str1, str2, 2);return 0;
}

9. strncmp函数的使⽤

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

str1 和 str2 分别是要比较的两个字符串的指针，num 是要比较的字符数。

函数会按顺序比较两个字符串的前 num 个字符。如果两个字符串在前 num 个字符内完全相同，则返回值为0；如果两个字符串在前 num 个字符内不同，则返回值为它们第一个不同字符的差值。差值是根据字符的 ASCII 值计算得出的。

int main()
{char str1[50] = "abc";const char* str2 = "abz";int ret = strncmp(str1, str2, 2);if (ret == 0) {printf("相同\n");}else if (ret < 0) {printf("str1 小于 str2\n");}else {printf("str1 大于 str2\n");}return 0;printf("%s", str1);return 0;
}

运行结果：

10. strstr 的使⽤和模拟实现

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

strstr在一个字符串中查找另一个字符串，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

char* strstr(const char* str1, const char* str2)
{const char* s1 = NULL;const char* s2 = NULL;const char* cur = str1;if (*str2 == '\0')return(char*)str1;while (*cur){s1 = cur;s2 = str2;while (*s1 != '\0' && *s2 != '\0' && *s1 == *s2){s1++;s2++;}if (*s2 == '\0'){return (char *)cur;}cur++;}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";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 );

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。

#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
//我们打印⼀下0~10这些错误码对应的信息
int main()
{int i = 0;for (i = 0; i <= 10; i++) {printf("%s\n", strerror(i));}return 0;
}

在Windows11+VS2022环境下输出的结果如下：

No error
Operation not permitted
No such file or directory
No such process
Interrupted function call
Input / output error
No such device or address
Arg list too long
Exec format error
Bad file descriptor
No child processes

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;
}

输出：

也可以了解⼀下 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;
}

输出：