【C语言篇】字符和字符串以及内存函数的详细介绍与模拟实现（上篇）

Trouvaille ~2024-08-10 14:07

文章目录

字符函数

字符输入输出函数

当然可以用scanf和printf输入输出，这里在之前【C语言篇】scanf和printf万字超详细介绍（基本加拓展用法）已经讲过了，这里就不再赘述，主要介绍只针对字符的函数

字符输入函数

getchar函数是从键盘（缓冲区）读取用户的输入，返回读取的字符对应的ASCII码值。

如果读取失败或者遇到文件末尾返回EOF(-1)

头文件：stdio.h

c 复制代码 
int getchar ( void );

例子：

c 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
    // 输入
    char ch = getchar();
    return 0;
}

字符输出函数

putcahr功能就是在屏幕上打印字符，返回打印的字符对应的ASCII码值。

如果打印失败返回EOF(-1)

头文件：stdio.h

c 复制代码 
int putchar ( int character );

例子：

c 复制代码 
#include<stdio.h>
int main() {
	char c = 'A'; 
	putchar(c);    //输出字符A
	putchar('\n'); //输出换行符
	putchar('a');  //输出a
	return 0;
}

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，我们以一个函数举例，其他的⾮常类似：

c 复制代码 
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。

写⼀个代码，将字符串中的⼩写字⺟转⼤写，其他字符不变。

c 复制代码 
#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 -= 32;
        i++;
    }
    return 0;
}

字符转换函数

C语⾔提供了2个字符转换函数：

c 复制代码 
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。

c 复制代码 
#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;
}

字符串函数

字符串输入输出函数

同样的，也可以用scanf和printf输入输出，并且scanf使用过滤字符方式可以完全替代gets函数，更详细的这里在之前【C语言篇】scanf和printf万字超详细介绍（基本加拓展用法）已经讲过了，这里也就不再赘述

字符串输入函数

gets函数

  • 从标准输入流stdin（一般就是键盘）中读取字符并将它们作为字符串存储到 str 中，直到到达换行符或文件末尾
  • 如果找到换行符，先读走再丢弃，此时就不再读了（如果遇到文件末尾EOF也不会再读）
  • '\0'会自动附加在复制到 str 的字符之后
  • 返回str起始地址，如果什么没读到或者读取错误，返回NULL
c 复制代码 
char * gets ( char * str );

但是有的时候编译器会给出警告，因为这个参数是相当于一个数组的首地址而不知道这个数组的大小，所以可能造成越界存储。这样的漏洞就可能被人利用，对内存进行修改从而做出破坏行为。>

因为它不安全，在C11以及C++中已经禁止使用了，但是很多编译器为了向下兼容，还是可以用这个函数的。

总的来说，gets函数，这个是一个残次品，平常学校里写C语言的作业考试什么的也是基本能用这个，毕竟方便嘛🤣

字符串输出函数

puts函数

  • 将 *str* 指向的 字符串写入标准输出 ， 并附加换行符 （'\n'）
  • 该函数从指定的地址 （str） 开始复制，直到到达终止 null 字符 （'\0'）。此终止 null 字符不会复制到流中
  • 打印成功返回返回非负整数，失败返回EOF
c 复制代码 
int puts ( const char * str );

其实就是打印字符串到屏幕上直到遇到'\0'，要是没有遇到，就不知道跑哪去了，也是个残次品，但还是那句话主打一个方便👍

除了这两个，还有fgets、fputs、gets_s等等更安全的函数，其中一部分在【C语言篇】文件操作（上篇）已经详细介绍了。

至于在平常学校C语言课程基本用这两个就够了，又方便也好记，并且编译器都有。

strlen函数的使用和模拟实现

c 复制代码 
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，是⽆符号的整型（ 易错 ）
  • strlen的使⽤需要包含头⽂件 string.h

例：因为是无符号整型，所以结果始终是>=0的

c 复制代码 
#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");//执行这句
    } 
    else
    {
        printf("srt1>str2\n");
    }
    return 0;
}

strlen的模拟实现：

⽅式1：

c 复制代码 
//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:

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

方式3：

c 复制代码 
//指针-指针的⽅式 
int my_strlen(char *s)
{
    assert(str);
    char *p = s;
    while(*p != '\0' )
        p++;
    return p-s;
}

strcpy函数的使用和模拟实现

c 复制代码 
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：

  • 定义双指针依次复制即可
c 复制代码 
//1.参数顺序 
//2.函数的功能，停⽌条件 
//3.assert
//4.const修饰指针 
//5.函数返回值 
char* my_strcpy(char *dest, const char* src)
{ 
    char *ret = dest;
    assert(dest);
    assert(src);
    while((*dest++ = *src++))
    {
        ;
    }
    return ret;
}

strcat函数的使用和模拟实现

c 复制代码 
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。

strcat函数的模拟实现：

  • 就多了一步，先找到dest的'\0'再进行复制
c 复制代码 
char *my_strcat(char *dest, const char* src)
{
    char *ret = dest;
    assert(dest)
    assert(src);
    while(*dest)
    {
        dest++;
    }
    while((*dest++ = *src++))
    {
        ;
    }
    return ret;
}

字符串自己给自己追加？

最好是不要这样，如果按上面的实现方法，当字符串自己给自己追加时会出现死循环


在VS2022上可以这样，说明VS对于其进行了优化，但是这是C语言标准未定义的，所以不是所有编译器都支持，所以还是不要用它来自己给自己追加，而是使用strncat函数，接下来会讲到

strcmp函数的使用和模拟实现

c 复制代码 
int strcmp ( const char * str1, const char * str2 );

标准规定：

  • 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：

c 复制代码 
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;
}

在下面介绍的这些库函数就是上面那几个的升级版，多加了一个拷贝或比较字符个数的限制：

strncpy函数的使用和模拟实现

c 复制代码 
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
c 复制代码 
//strncpy函数模拟实现
// 1、如果目标长>指定长>源长，则将源长全部拷贝到目标长，自动加上'\0';
//2、指定长 < 源长，则将源长中按照指定的长度拷贝到目标字符串中，不包括'\0';
//3、若指定长 > 目标长运行错误,例如越界，栈溢出
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
char* my_strncpy(char* s1, const char* s2, size_t num)
{
    assert(s1 && s2);
    char* tmp = s1;
    while ((*s1++ = *s2++)&&--num)//把num--放前面，若后面则应用--num 加括号！！
        //while (num--&&(*s1++ = *s2++))//把num--放前面，若后面则应用--num
        ;
    return tmp;
}
int main()
{
    char str1[100] = { "abcdef" };
    char* str2 = "xxxxx";
    strncpy(str1, str2, 3);
    //my_strncpy(str1, str2, 3);
    printf("%s", str1);
    return 0;
}

strncat函数的使用和模拟实现

c 复制代码 
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
c 复制代码 
/* strncat example */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main ()
{
    char str1[20];
    char str2[20];
    strcpy (str1,"To be ");
    strcpy (str2,"or not to be");
    strncat (str1, str2, 6);
    printf("%s\n", str1);
    return 0;
}

strnact函数模拟实现：

c 复制代码 
//strncat函数模拟实现
// 1、如果目标长>指定长>源长，则只会将源长直到\0的字符追加到到目标长;
//2、指定长 < 源长，则将源长中按照指定的长度追加到目标字符串中
//3、若指定长 > 目标长运行错误,例如越界，栈溢出
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
char* my_strncat(char* dest, const char* src, size_t num)
{
    char* ret = dest;
    while (*dest++);
    dest--;
    while ((*dest++ = *src++ )&& --num);//加括号阐明优先级，一定要加！！！！！
    return ret;
}
int main()
{
    char str1[100] = { "abcdef" };
    char* str2 = "xxxxx";
    my_strncat(str1, str2, 3);
    printf("%s", str1);
    return 0;
}
  • 对于字符串自己给自己追加的情况，就可以使用strncat函数

strncmp函数的使用

c 复制代码 
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.

同样的这个也只是增加了一个比较字符个数的限制，就不再赘述了

写在最后

下一讲会介绍到剩下没有讲的的字符串函数和内存函数，敬请期待喔💕

以上就是关于字符和字符串以及内存函数详细介绍（上篇）的内容啦啦，各位大佬有什么问题欢迎在评论区指正，您的支持是我创作的最大动力！❤️

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