字符函数和字符串函数

字符分类函数

C语言中有⼀系列的函数是专门做字符分类的，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：ctype.h

这些函数的用法非常类似。

 int islower ( int c )

islower是能够判断参数部分是否是小写字母的。

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<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{char str[] = "Test String";int i = 0;while(str[i])//'\0'的ASCLL码为0//while (str[i] != '\0'){if (islower(str[i]))str[i] -= 32;//写法一：putcharputchar(str[i]);i++;}printf("\n");//写法二：%sprintf("%s", str);return 0;
}输出结果：
TEST STRING
TEST STRING

字符转换函数

C语⾔提供了2个字符转换函数，头文件为ctype.h

int tolower(int c);//将参数传进去的大写字母转小写字母
int toupper(int c);//将参数传进去的小写字母转大写字母

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，就可以直接使用转换函数。

#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
int main()
{char str[] = "Test String";int i = 0;while (str[i]){if (islower(str[i]))str[i] = toupper(str[i]);putchar(str[i]);i++;}return 0;
}

strlen的使用和模拟实现

基本用法

strlen是C语言库函数，功能是求字符串长度。

头文件为string.h

size_t strlen ( const char * str );

• 统计的是从strlen函数的参数str中这个地址开始向后，\0之前字符串中字符的个数（不包含'\0')。
• strlen函数会⼀直向后找\0字符，直到找到为止，所以可能存在越界查找。

我们可以通过代码来理解：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{char arr1[] = "abc";char arr2[] = { 'a', 'b' , 'c' };char arr3[] = { 'a', 'b' , 'c' , '\0' };printf("%s\n%s\n%s\n", arr1, arr2, arr3);int len1 = strlen(arr1);int len2 = strlen(arr2);int len3 = strlen(arr3);printf("%d\n%d\n%d\n", len1, len2, len3);return 0;
}

运行结果为：

我们可以看到，字符串中有\0 和无\0的结果不同，这是因为arr2因为没有\0而打印没有停止，继续打印了一些随机值。

• 函数的返回值为size_t，是无符号的。

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{if (strlen("abc") - strlen("abcdef") > 0)printf(">");elseprintf("<");return 0;
}

输出结果为>

strlen的返回值为size_t类型，是无符号整型。

无符号整型 - 无符号整型，结果为无符号整型。

模拟实现

方法一

//计数器方式
size_t my_strlen(const char* str)
{assert(str);//assert(str != NULL);size_t count = 0;while (*str){count++;str++;}return count;
}
int main()
{char str[] = "Test String";size_t i = my_strlen(str);printf("%zd", i);return 0;
}

方法二：

//指针 — 指针
#include<stdio.h>
#include<assert.h>size_t my_strlen(const char* str)
{assert(str);//assert(str != NULL);char* p = str;while (*str){str++;}return str - p;
}
int main()
{char str[] = "Test String";size_t i = my_strlen(str);printf("%zd", i);return 0;
}

方法三：

//不创建临时变量——函数递归
#include<stdio.h>
#include<assert.h>size_t my_strlen(const char* str)
{assert(str);//assert(str != NULL);if (*str == '\0')return 0;elsereturn 1 + my_strlen(str + 1);
}
int main()
{char str[] = "Test String";size_t i = my_strlen(str);printf("%zd", i);return 0;
}

strcpy的使用和模拟实现

基本用法

strcpy是C语言库函数，功能是字符串的拷贝。

头文件为string.h

char* strcpy(char * destination, const char * source );

• Copies the C string pointed by source into the array pointed by destination, including the terminating null character (and stopping at that point).
• 源字符串必须以\0结束。
• 会将源字符串中的’\0’拷贝到目标空间，拷贝至’\0’`结束。
• 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（常量字符串不能作为目标空间）。
• strcpy的返回值为目标空间的起始地址（便于链式访问）。

:::

#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{char arr1[20] = "abcdef";char arr2[20] = "ghijkl";strcpy(arr1, arr2);printf("%s", arr1);return 0;
}

模拟实现

#include<stdio.h>
#include<assert.h>char* my_strcpy (char* des, const char* sour)
{char* p = des;assert(des && sour);while (*des++ = *sour++)//=的返回值为所赋的值{;}//拷贝\0*des = *sour;return p;
}
int main()
{char arr1[20] = "abcdef";char arr2[20] = "ghijkl";my_strcpy(arr1, arr2);printf("%s", arr1);return 0;
}

strcat的使用和模拟实现

基本用法

strcat是C语言库函数，功能是追加字符串。

头文件为string.h

char * strcat ( char * destination, const char * source );

• Appends a copy of the source string to the destination string. The terminating null character in destination is overwritten by the first character of source, and a null-character is included at the end of the new string formed by the concatenation of both in destination.
• 源字符串必须以’\0’结束。
• 目标字符串中也得有’\0’，否则不知道从哪里开始追加。
• 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。
• 返回值为目标空间的地址。
• 不适用于字符串自己给自己追加。

#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{char arr1[20] = "hello ";char arr2[20] = "world!";strcat(arr1, arr2);printf("%s", arr1);return 0;
}

模拟实现

#include<stdio.h>
#include<assert.h>char* my_strcat(char* des, const char* sour)
{char* p = des;assert(des && sour);//找到'\0'while (*des){des++;}//追加字符串while (*des++ = *sour++){;}return p;
}int main()
{char arr1[20] = "hello ";char arr2[20] = "world!";my_strcat(arr1, arr2);printf("%s", arr1);return 0;
}

注意：strcat`不适用于字符串自己给自己追加。

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>char* my_strcat(char* des, const char* sour)
{char* p = des;assert(des && sour);while (*des){des++;}while (*des++ = *sour++){;}return p;
}int main()
{char arr1[20] = "abc";my_strcat(arr1, arr1);printf("%s", arr1);//陷入死循环//源字符串中的'\0'被破坏return 0;
}

#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{char arr1[20] = "abc";strcat(arr1, arr1);printf("%s", arr1);//输出 abcabc//在VS中，strcat能够实现字符串自己给自己的追加return 0;
}

strcmp的使用和模拟实现

基本用法

strcmp是C语言库函数，功能是比较字符串。

• This function starts comparing the first character of each string. If they are equal to each other, it continues with the following pairs until the characters differ or until a terminating null-character is reached.
• 比较的不是字符串的长度，而是对应位置 ASCLL 码值的大小。
• 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

#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{int i = strcmp("abcde", "abq");printf("%d", i);//输出 -1return 0;
}

#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{int r = strcmp("abcdef", "abq");if (r == 1)printf("字符串一大于字符串二");else if (r == 0)printf("字符串一等于字符串二");elseprintf("字符串一小于字符串二");return 0;
}这串代码正不正确？
在VS2022等部分编译器中，是正确的，因为这些编译器的返回值只为-1,1,0。

模拟实现

方法一

//VS2022中的写法
#include<stdio.h>
#include<assert.h>int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{while (*str1 == *str2){if (*str1 == '\0')return 0;str1++;str2++;}if (*str1 > *str2)return 1;elsereturn -1;
}
int main()
{int i = strcmp("abcde", "abq");printf("%d", i);return 0;
}

方法二

#include<stdio.h>
#include<assert.h>int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{while (*str1 == *str2){if (*str1 == '\0')return 0;str1++;str2++;}return *str1 - *str2;
}
int main()
{int i = my_strcmp("abcde", "abq");printf("%d", i);return 0;
}

strncpy函数的使用

strncpy是C语言库函数，功能是字符串的拷贝。

头文件为string.h

char * strncpy ( char * destination, const char * source, size_t num );

• 拷贝 num个字符从源字符串到目标空间。
• 如果源字符串的长度小于num，则拷贝完源字符串之后，在目标的后边追加\0，直到num个。
• 返回值为目标空间的地址。

#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{char str1[20] = "abcdef";char str2[20] = "ghi";strncpy(str1, str2, 5);printf("%s", str1);return 0;
}

strncat函数的使用

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指向的字符串的长度小于num的时候，只会将字符串中到\0的内容追加到指向的字符串末尾。
• 返回值为目标空间的地址。

#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{char str1[20] = "abc";char str2[20] = "defghi";strncat(str1, str2, 3);printf("%s", str1);return 0;
}

#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{char str1[20] = "xxx\0xxxxxx";char str2[20] = "abc";strncat(str1, str2, 6);printf("%s", str1);return 0;
}

注意：字符串给自身追加的操作用**strncat**更安全。

#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{char str1[20] = "abcdefghi";size_t len = strlen(str1);strncat(str1, str1, len);printf("%s", str1);//输出 abcdefghiabcdefghireturn 0;
}

strncmp函数的使用

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。如果字符都相等，就是相等返回0
• 比较的不是字符串的长度，而是对应位置 ASCLL 码值的大小。
• 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

#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{char str1[20] = "abcdefg";char str2[20] = "abcde";int i = strncmp(str1, str2, 7);printf("%d", i);//输出 0return 0;
}

strstr的使用和模拟实现

strstr是C语言库函数，功能是在字符串中查找子串。

头文件为string.h

基本功能

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

• Returns a pointer to the first occurrence of str2 in str1, or a null pointer if str2 is not part of str1. （函数返回字符串str2在字符串str1<中第⼀次出现的位置）。
• The matching process does not include the terminating null-characters, but it stops there. （字符串的比较匹配不包含\0字符，以\0作为结束标志）。

#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{char str1[20] = "abcdefabcdef";char str2[20] = "def";char* p = strstr(str1, str2);if (p == NULL)printf("找不到");elseprintf("找到了");return 0;
}

模拟实现

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{assert(str1 && str2);//强制类型转换，更加规范char* p1 = (char*) str1;char* p2 = (char*) str2;if (!*str2/* *str2 == '\0' */)return (char*)str1;while (*p1){//多次匹配保留起始位置char* s1 = p1;char* s2 = p2;while (*s1 && *s2 && !(*s1 - *s2)/* *s1 == *s2 */){s1++;s2++;}if (!*s2)return p1;p1++;}return NULL;
}int main()
{char str1[20] = "abcdefabcdef";char str2[20] = "def";char* p = my_strstr(str1, str2);if (p == NULL)printf("找不到\n");else{printf("找到了\n");printf("%s", p);}return 0;
}

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
● str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贝的内容并且可修改。）
● strtok函数的第⼀个参数不为NULL，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（存放于一个静态变量中）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 arr1[] = "zpw@bitedu.net";const char arr2[] = "@.";char* p = strtok(arr1, arr2);printf("%s\n", arr1);//输出 zpwprintf("%s\n", p);//输出 zpwreturn 0;
}

#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{char arr1[] = "zpw@bitedu.net";const char arr2[] = "@.";char* r = NULL; char* p1 = strtok(arr1, arr2);char* p2 = strtok(r, arr2);printf("%s\n", p1);//输出 zpwprintf("%s\n", p2);//输出 biteedureturn 0;
}

strerror函数的使用

基本用法

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，头文件为string.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面的变量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。

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

在vs2022 + windows11环境下，输出结果为：

0:No error
1:Operation not permitted
2:No such file or directory
3:No such process
4:Interrupted function call
5:Input/output error
6:No such device or address
7:Arg list too long
8:Exec format error
9:Bad file descriptor
10:No child processes

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>int main()
{FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//以读的形式打开文件if (pf == NULL){//打开文件失败printf("错误信息是：%s\n", strerror(errno));//输出 错误信息是: No such file or directory}return 0;
}

perror函数的使用

void perror(const char* str);

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>int main()
{FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//以读的形式打开文件if (pf == NULL){//打开文件失败perror("错误信息是");//输出 错误信息是: No such file or directory//在括号中加字符串时，会自动添加':'和' 'printf("错误信息是: %s\n", strerror(errno));//输出 错误信息是: No such file or directory}return 0;
}