字符函数 和 字符串函数 的使用与模拟

蟹至之2024-09-20 15:38

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. 字符函数](#1. 字符函数)

[1.1 字符分类判断函数](#1.1 字符分类判断函数)

[1.2 字符转换函数](#1.2 字符转换函数)

[1.3 练习](#1.3 练习)

[2. 字符串函数](#2. 字符串函数)

[2.1 常用函数的 使用和模拟实现](#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】](#1. strlen函数【计算字符串长度】)​​​​​​​

[2. strcpy函数【拷贝字符串】](#2. strcpy函数【拷贝字符串】)

[3. strcat函数【拼接字符串】](#3. strcat函数【拼接字符串】)

[4. strcmp函数【比较两个字符串大小】](#4. strcmp函数【比较两个字符串大小】)

[5. strchr函数【在字符串中找一个字符】](#5. strchr函数【在字符串中找一个字符】)

[6. strstr函数【在字符串中找一段字符】](#6. strstr函数【在字符串中找一段字符】)

[2.2 其他字符串函数的 使用规则](#2.2 其他字符串函数的 使用规则)

[7. strncpy函数](#7. strncpy函数)

[8. strncat函数](#8. strncat函数)

[9. strncmp函数](#9. strncmp函数)

[10. strrchr函数](#10. strrchr函数)

[11. strtok函数](#11. strtok函数)

[12. strerror函数 与 perror函数](#12. strerror函数 与 perror函数)

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：

cpp 复制代码 
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：

cpp 复制代码 
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

cpp 复制代码 
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

cpp 复制代码 
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

cpp 复制代码 
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：

cpp 复制代码 
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：

cpp 复制代码 
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：

cpp 复制代码 
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：

cpp 复制代码 
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：

cpp 复制代码 
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：

cpp 复制代码 
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：

cpp 复制代码 
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。

cpp 复制代码 
	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：

cpp 复制代码 
#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：

cpp 复制代码 
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：

cpp 复制代码 
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。

本期分享结束，感谢大家的支持Thanks♪(･ω･)ﾉ

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