【C语言】字符串处理函数

C 语言的字符串处理函数 全部定义在 <string.h> 头文件中，专门用于处理以 \0 结尾的字符数组（C 语言字符串）。

1、字符串长度

1.1 strlen

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size_t strlen(const char *str);

作用：计算字符串有效长度 （不含末尾的 \0）
参数：目标字符串
返回值：无符号整数（长度）
示例

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char str1[] = "Hello";  
char str2[] = "Hello\0World";  
char *str3 = "Hello";  
  
printf("str1: %s\n", str1); // prints "Hello"  
printf("str2: %s\n", str2); // prints "Hello"  
  
// sizeof()返回的是数组的总大小，包括结尾的'\0'  
printf("str1: %llu\n", sizeof(str1)); // prints 6  
printf("str2: %llu\n", sizeof(str2)); // prints 12  
  
// strlen() 返回的是字符串的长度，不包括结尾的'\0', 遇到'\0'会停止计算  
printf("str1: %llu\n", strlen(str1)); // prints 5  
printf("str2: %llu\n", strlen(str2)); // prints 5  
  
// 字符串常量str3是只读的，不能修改  
printf("str1: %llu\n", strlen(str1));

$! NOTE$
注意：strlen 遇到 \0 就停止，不计入结束符 。

如果是数组，可以使用sizeof计算数组的长度，包含尾部的'\0'

2、字符串复制

2.1 strcpy

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char *strcpy(char *dest, const char *src);

作用：不安全 字符串复制（把 src 复制到 dest，包含 \0）
参数：目标、源
返回值：指向 dest 的指针
示例

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char src[] = "Hello, world!";  
char dest[20];  
  
strcpy(dest, src);  
printf("%s\n", dest);   // prints "Hello, world!"

$!NOTE$

如果 dest 空间不足，会内存越界。因此需要确保dest空间能够容纳src字符串长度。

遇到'\0'字符结束拷贝。

2.2 strncpy

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char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n);

作用：安全复制，最多复制 n 个字符
注意：
- 不会自动补 \0！必须手动加
- 源长度 < n：剩余空间填 \0
- 遇到\0会结束；
示例

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// 遇到\0会结束
char src[] = "Hello\0, world!";  
char dest[20];  
  
strncpy(dest, src, 10);  
  
printf("%s\n", dest);   // 应该输出 "Hello, world!" 但实际上会输出 "Hello"

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// 不会自动加\0
char src[] = "Hello, world!";  
char dest[20] = "aaaaaaaaaa";  
  
strncpy(dest, src, 5);  
printf("%s\n", dest);   // prints "Helloaaaaa"  
  
// 需要手动加\0  
dest[5] = '\0';  
printf("%s\n", dest);   // prints "Hello"

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// 最安全的做法
char src[] = "Hello, world!";  
char dest[20] = "aaaaaaaaaaaaaaa";  
  
// 最安全的拷贝方法，防止移除，并且最后补了0
strncpy(dest, src, sizeof(src));  
printf("%s\n", dest);

3、字符串拼接

3.1 strcat

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char *strcat(char *dest, const char *src);

作用：把 src 拼接到 dest 末尾
危险：不检查空间，容易越界
推荐使用: $\[字符串处理函数#3.2 strncat\|strncat$ ]

3.2 strncat

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char *strncat(char *dest, const char *src, size_t n);

作用：最多拼接 n 个字符，自动补 \0
推荐使用

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char src[10] = "World";  
char dst[12] = "Hello";  
  
strncat(dst, src, 5);  
  
printf("%s\n", dst);  // HelloWorld

4、字符串比较

4.1 strcmp

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int strcmp(const char *s1, const char *s2);

作用：按 ASCII 码逐字符比较
返回值 ：
- 0：相等
- <0：s1 < s2
- 0：s1 > s2
示例

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char str1[] = "aaa";  
char str2[] = "bbb";  
char str3[] = "aaa";  
  
// 比较两个字符串的大小, 若str1 < str2, 则返回负值;  
// 若str1 > str2, 则返回正值;  
// 若str1 == str2, 则返回0.  
// 注意: 比较时, 若两个字符串相等, 则返回0;  
// 若不相等, 则返回第一个不相同字符的ASCII码之差.  
int ret = strcmp(str1, str2);  
if (ret < 0) {  
    printf("str1 < str2\n");  
}  
else if (ret > 0) {  
    printf("str1 > str2\n");  
}  
else {  
    printf("str1 == str2\n");  
}  
printf("str2 == str1 ? %d\n", ret); // 返回第一个不相同字符的ASCII码之差 -1
ret = strcmp(str1, str3);  
printf("str1 == str3? %d\n", ret);  // 返回0, 因为两个字符串相等

4.2 strncmp

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int strncmp(const char *s1, const char *s2, size_t n);

作用：只比较前 n 个字符

5、字符串查找

5.1 strchr

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char *strchr(const char *str, int c);

作用：查找字符 c 第一次出现的位置
返回值 ：找到返回地址，没找到返回 NULL
示例

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char str[20] = "hello world";  
  
char *p = strchr(str, 'l');  
// 找不到会返回NULL，否则返回指向第一个匹配字符的指针  
// 先判断是否为NULL，再使用指针指向的字符串  
if (p != NULL) {  
    printf("%s\n", p);  // prints "llo world"  
}

5.2 strrchr

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char *strrchr(const char *str, int c);

作用：查找字符 c 最后一次出现的位置相当于反向查找一个

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char str[20] = "hello world";  
  
char *p = strrchr(str, 'l');  
// 找不到会返回NULL，否则返回指向第一个匹配字符的指针  
// 先判断是否为NULL，再使用指针指向的字符串  
if (p != NULL) {  
    printf("%s\n", p);  // prints "ld";  
}

5.3 strstr

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char *strstr(const char *haystack, const char *needle);

作用：查找子串（比较常用）

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char str[20] = "hello world";  
  
// strstr 查找子串，返回子串的起始地址，找不到返回NULL  
char* p = strstr(str, "ll");  
if (p != NULL) {  
    printf("%s\n", p); // ll world  
}

6、字符串分割

6.1 strtok

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char *strtok(char *str, const char *delim);

作用：按分隔符切割字符串
特点：
- 会修改原字符串(多线程不安全)
- 第一次传字符串，后续传 NULL
示例

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char str[20] = "He,llo;world!";  
  
// strtok() 函数用于分割字符串，第一个参数是要处理的字符串，第二个参数是分隔符  
// 分割符可以是多个字符，例如 ",;" 表示以逗号或分号分割字符串  
char *p = strtok(str, ",;");  
while (p != NULL) {  
    printf("%s\n", p);  
    // 继续分割字符串，直到没有更多的分隔符为止,传入NULL作为第一个参数  
    p = strtok(NULL, ",;");  
}

$!NOTE$
strtok 函数内部使用了静态全局变量保存切割上下文，所有线程共享该变量，多线程并发调用时会发生数据竞争，现场被互相覆盖，导致结果不可预期。

使用线程安全的可重入版本 strtok_r（Linux）/strtok_s（Windows）。

7、内存操作（通用，不限于字符串）

内存操作函数不关心\0，都是按照字节操作内存。

7.1 memset

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void *memset(void *ptr, int value, size_t num);

作用：批量赋值（常用于清空数组、或内存区域清0）

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char str[10] = "Hello";  
// 这里没有初始化，数组的值是不确定的  
int arr[10];  
 
memset(str, '\0', 10);  
 
printf("%s\n", str);  
 
// 初始化数组为0  
memset(arr, 0, sizeof(int) * 10);  
for (int i = 0; i < 10; i++) {  
   printf("%d\n", arr[i]); // 输出0  
}

7.2 memcpy

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void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);

作用：内存拷贝（比 strncpy 更通用）

按字节拷贝，不关心 \0，不限于字符串
拷贝 n 字节
返回 dest
注意：
不保证处理内存重叠
- 当 src 和 dest 指向同一块数组，且区间有重叠：
行为未定义（可能乱、可能正常、可能崩溃）
通常实现是从低地址往高地址逐字节拷贝

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char src[] = "Hello, world!";  
char dest[20] = {0};  
  
memcpy(dest, src, strlen(src));  
printf("%s\n", dest);  
  
memcpy(src, src, strlen(src));  // 错误的使用, 会导致未定义行为  
printf("%s\n", src);

$! NOTE$
memcpy 可能覆盖还没读的数据 → 结果错乱

memmove 会从后往前拷贝，保证正确

7.3 memmove

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void *memmove(void *dest, const void *src, size_t n);

作用：可处理内存重叠的拷贝（更安全）

保证安全处理内存重叠
内部会自动判断地址高低，选择正向 / 反向拷贝
结果永远可预期

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char src[] = "Hello, world!";  
char dest[20] = {0};  
  
memmove(dest, src, strlen(src));  
printf("%s\n", dest);  
  
// 这种情况建议使用memmove，因为src和dest可能重叠  
memmove(src, src, strlen(src));  
printf("%s\n", src);

7.4 memcmp

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int memcmp(const void *s1, const void *s2, size_t n);

内存比较，比较的是每一个字节的二进制数据。

7.5 memchr

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void *memchr(const void *str, int c, size_t n);

内存中查找字节

8、字符串转换

这些函数都在 <stdlib.h> 头文件里。

8.1 atoi \ atol \ atoll

把数字字符串 转成 -> 整数 \ long \ long long

使用注意：

atoi和atof两个函数规则完全一样：

跳过开头的空白符（空格、换行、制表符）
识别正负号
连续读取数字 ，直到遇到非数字字符停止
无法转换 → 返回 0

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char str1[10] = "123";  
char str2[10] = "a456";  
  
int ret = atoi(str1);  
printf("%d\n", ret);  
// 转换失败，返回0  
ret = atoi(str2);  
printf("%d\n", ret);

8.2 atof

字符串到浮点数

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char str1[10] = "0.123";  
float ret = atof(str1);  
printf("%f\n", ret); // 0.123000

9、字符大小写转换

需要包含#include <ctype.h>

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printf("%c\n", tolower('A'));   // a  
printf("%c\n", toupper('a'));   // A

10、扩展

10.1 strtok_s和strtok_r使用

strtok_r：Linux、Unix、macOS 用（POSIX 标准）
strtok_s：Windows 用（C11 标准）
功能完全一样 ：自己传入指针保存切割现场，多线程安全、可重入、可嵌套

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char *strtok_r( char *str, const char *delim, char **saveptr );

saveptr：自己定义的指针，用来保存切割位置
每个切割任务独立一个 saveptr → 完全安全

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char *strtok_s( char *str, const char *delim, char **context );

和 strtok_r 一模一样，只是第三个参数名字叫 context
功能、用法、原理 100% 相同

$! 说明$
strtok 内部用 静态全局变量 保存位置 → 所有线程共享

strtok_r / strtok_s 由你自己传入指针保存位置 → 每个线程独立一份，互不干扰

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char str[20] = "He,llo;Wor,ld";  
char *savepoint = str;  // 保存下一次调用strtok_s的起始位置  
  
// 第一次传入字符串  
char *p = strtok_s(savepoint, ",;", &savepoint);  
while (p != NULL) {  
    printf("%s\n", p);  
    // 第二次传入NULL，继续分割字符串  
    p = strtok_s(NULL, ",;", &savepoint);  
}