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C语言字符函数和字符串函数及内存函数详解(干货小知识:常用函数的模拟实现)

时间:2024-03-23 14:05:26浏览次数:24  
标签:return 函数 int ret C语言 char 干货 include

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1.字符函数

在编程中,我们经常要处理一些字符和字符串,为了更好的操作字符和字符串,在C语言标准库中提供了一系列的库函数,接下来介绍一些常见的字符和字符串库函数。

1.1 字符分类函数

C语言中有专门用来做字符分类的函数,表明一个字符是属于什么类型的。这些函数使用时需要包含ctype.h这个头文件。

函数如果这个参数符合条件就返回真
iscntrl任何控制字符
isspace空白字符:空格’‘,换页’\f’,换行’\n’,回车’\r’,制表符’\t’,垂直制表符’\v’
isxdigit十六进制数字,包括所有十进制数字字符,小写字符a ~ f,大写字符 A ~ F
islower小写字母a ~ z
isupper大写字符A ~ Z
isalpha字母a ~ z或A ~ Z
isalnum字符或者数字,a ~ z,A ~ Z,0 ~ 9
ispunct标点符号,任何 不属于数字或者字母的图形字符(可打印)
isgraph任何图形字符
isprint任何可打印字符,包括图形字符和空白字符

这些函数的使用方法大同小异,比如:

int isdigit(int c);

c是要检查的字符,isdigit是能够判断参数变量c是否是0~9之间的数字。
通过返回值来说明是否是数字,如果是0~9数字就返回非零整数,否则返回0。

例如:将一个字符串中的大写字母转成小写字母,其他字符不变。

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main()
{
	int i = 0;
	char str[] = "HELLO WORLD.\n";
	char c;
	while (str[i])
	{
		c = str[i];
		if (isupper(c))
		{
			c += 32;
		}
		putchar(c);
		i++;
	}
	return 0;
}

运行结果:在这里插入图片描述

1.2 字符转换函数

C语言为我们提供了两个字符转换函数:

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

还是拿大写字母转小写字母举例,上述代码是使用+32实现的结果,现如今有了转换函数,就可以直接使用toupper函数实现。

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main()
{
	int i = 0;
	char str[] = "HELLO WORLD.\n";
	char c;
	while (str[i])
	{
		c = str[i];
		if (isupper(c))
		{
			c = tolower(c);
		}
		putchar(c);
		i++;
	}
}

2.字符串函数

2.1 strlen函数

函数原型:

size_t strlen(const char * str);
  • 字符串以'\0'作为结束标志,strlen函数返回的是当前字符串中'\0'之前出现的字符个数('\0'不记录个数中)。
  • 参数指向的字符串必须要以'\0'结束。
  • 注意函数的返回值是size_t,它是无符号的。(牢记)
  • strlen的使用需要包含头文件<string.h>
  • 掌握strlen函数的模拟实现

2.1.1 strlen函数的使用:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	const char* s1 = "hello world";
	const char* s2 = "hello";
	if (strlen(s2) - strlen(s1) > 0)
	{
		printf("s2 > s1\n");
	}
	else
	{
		printf("s1 > s2\n");
	}
	return 0;
}

运行结果:在这里插入图片描述
分析:为什么s2会大于s1?其实在前面已经说过了,strlen返回值类型是size_t,是无符号整型,两个无符号整型相减得出来的值如果是负数会进行变量提升为正数,所以上述运行结果会出现:3-6=3的情况。

2.1.2 strlen函数的模拟实现

现在我们可以模拟实现strlen函数:

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
//方式一:指针 - 指针方式实现
int MyStrlen1(const char* str)
{
	assert(str);
	char* p = str;
	while (*p != '\0')
	{
		p++;
	}
	return p - str;
}

//方式二:计数器的方式实现
int MyStrlen2(const char* str)
{
	int count = 0;
	while (*str != '\0')
	{
		count++;
		str++;
	}
	return count;
}

//方式三:函数调用方式(不创建临时变量的计数器方式)
int MyStrlen(const char* str)
{
	assert(str);
	if (*str == '\0')
		return 0;
	else
		return 1 + MyStrlen(str + 1);
}

int main()
{
	char arr[] = "hello world";
	int ret = MyStrlen(arr);
	printf("ret = %d\n", ret);

	return 0;
}

2.2 strcpy函数

函数原型:

char* strcpy(char * destination, const char * source);
  • 源字符必须以'\0'结束。
  • 会把源字符串中的'\0'拷贝到目标空间。
  • 目标空间的容量要足够大,确保能把源字符串都存放进去。
  • 目标空间必须可以修改。
  • 掌握模拟实现

2.2.1 strcpy函数的使用

举例:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char str1[] = "hello abc";//源字符串
	char str2[20] = { 0 };//拷贝到的目标空间
	char* ret = strcpy(str2, str1);
	printf("%s\n", ret);

	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

2.2.2 strcpy函数的模拟实现

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
char* MyStrcpy(char* dest, const char* src)
{
	assert(src && dest);
	char* ret = dest;
	while (*src != '\0')
	{
		*dest = *src;
		dest++;
		src++;
	}
	return ret;
}

int main()
{
	char arr1[] = "abcdef";
	char arr2[20] = { 0 };
	char* ret = MyStrcpy(arr2, arr1);
	printf("%s\n", ret);
	return 0;
}

2.3 strcat函数

函数原型:

char * strcat(char* destination,char source);
  • 源字符串必须以'\0'结束。
  • 目标字符串中也要有'\0',否则我们不知道从哪开始追加。
  • 目标空间容量要足够大,能够存放源字符串的内存。
  • 目标空间必须可以修改。
  • 字符串是否可以字节给自己追加?

2.3.1 strcat函数的使用

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

运行结果:
在这里插入图片描述

2.3.2 strcat函数的模拟实现

例如;

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <string.h>
char* MyStrcat(char* dest, const char* src)
{
	assert(dest && src);
	char* ret = dest;
	while (*dest != '\0')
	{
		dest++;
	}
	while (*dest++ = *src++)
	{
		;
	}
	return ret;
}

int main()
{
	char arr1[] = " hello abcdef";
	char arr2[20] = "world";
	char* ret = MyStrcat(arr2, arr1);
	printf("%s\n", ret);
	return 0;
}

2.4 strcmp函数

函数原型:

char* 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;
    • 第一个字符串小于第二个字符串,则返回小于0的数字;
    • 第一个字符串等于第二个字符串,则返回0;
    • 字符串的大小如何比较的?比较两个字符串中对应位置上字符ASCII码值的大小。

2.4.1 strcmp函数的使用

举例:

#include <stdio.h>
int main()
{
	char arr1[] = "abcd";
	char arr2[] = "abcg";
	int ret = strcmp(arr1, arr2);
	printf("ret = %d\n", ret);
	return 0;
}

运行结果:在这里插入图片描述

2.4.2 strcmp函数的模拟实现

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
int MyStrcmp(const char* str1, const char* str2)
{
	assert(str1 && str2);
	while (*str1 == *str2)
	{
		if (*str1 == '\0')
			return 0;
		str1++;
		str2++;
	}
	if (*str1 > *str2)
	{
		return 1;
	}
	else
	{
		return -1;
	}
}
	
int main()
{
	char arr1[] = "abcg";
	char arr2[] = "abcd";
	int ret = MyStrcmp(arr1, arr2);
	printf("ret = %d\n", ret);
	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

strcpystrcatstrcmp 函数称为长度不受限的字符串函数(不安全).
strncpystrncatstrncmp函数称为长度受限制字符串函数(相对安全).

接下来我们学习长度受限制的字符串函数.

2.5 strncpy函数

函数原型:

char * strncpy(char* destination, const char* source,size_t num);
  • 从源字符串 拷贝num个 字符到目标空间。
  • 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。

2.5.1 strncpy函数的使用

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char arr1[] = "abcdefg";
	char arr2[20] = { 0 };
	char* ret = strncpy(arr2, arr1, 5);
	printf("%s\n", ret);
	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

2.6 strncat函数

函数原型:

char* strncat(char * destination,const char* source,size_t num):
  • 将source指向的字符串的前num个字符追加到destination指向的字符串末尾,在追加一个'\0'字符。
  • 如果源字符串的长度小于num,则拷贝完字符串之后,在目标的后面追加0,直到num个。

2.6.1 strncat函数的使用

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char arr1[] = "abcdefg";
	char arr2[20] = "hello ";
	char* ret = strncat(arr2, arr1, 3);
	printf("%s\n", ret);
	return 0;
}

运行结果:在这里插入图片描述

2.7 strncmp函数

函数原型:

int strncmp(const char* str1, const char* str2,size_t num);
  • 比较str1和str2的前num个字符,如果相等就继续向后比较,最多比较num个字符,如果提前比较出来,就提前结束。
  • 比较结果
    • str1 > str2,返回大于0的数
    • str1 < str2,返回小于0的数
    • str1 == str2,返回0

2.7.1 strncmp函数的使用

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char arr1[] = "abcd";
	char arr2[20] = "abbe ";
	int ret = strncmp(arr1, arr2, 3);
	printf("ret = %d\n", ret);
	return 0;
}

运行结果:在这里插入图片描述

2.8 strstr函数

函数原型:

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

2.8.1 strstr函数的使用

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char arr1[] = "I have an pear and it was very sweet";
	char* ret;
	ret = strstr(arr1, "pear");
	printf("%s\n", ret);
	printf("------------\n");
	//查找并替换
	strncpy(ret, "peach", 5);//这里的5是指拷贝的字符个数
	printf("%s\n", arr1);
	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

2.8.2 strstr函数的模拟实现

分析函数:
在这里插入图片描述

实现:

#include <stdio.h>
char* MyStrstr(const char* str1, const char* str2)
{
	const char* s1 = NULL;
	const char* s2 = NULL;
	const char* cur = str1;
	if (*str2 == NULL)
		return str1;
	while (*cur)
	{
		s1 = cur;
		s2 = (char*)str2;
		while (*s1 != '\0' && *s2 != '\0' && *s1 == *s2)
		{
			s1++;
			s2++;
		}
		if (*s2 == '\0')
		{
			return (char*)cur;
		}
		cur++;
	}
	return NULL;
}

int main()
{
	char arr1[] = "abcdabbbdg";
	char arr2[] = "bd";
	char* ret = MyStrstr(arr1, arr2);
	if (ret == NULL)
		printf("找不到\n");
	else
		printf("%s\n",ret);
	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

2.9 strtok函数

函数原型:

char * strtok(char * str,const char * sep);
  • sep参数指向第一个字符串,定义了用作分隔符的字符集合。
  • 第一个参数指定一定字符串,它包含了0个或多个由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,并且可以修改)。
  • 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。
  • stroke函数的第一个参数为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改的标记,则返回NULL指针。

2.9.1 strtok函数的使用

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char arr1[] = "[email protected]";
	char arr2[] = "@.";
	char tmp[20] ={0};
	strcpy(tmp,arr1);
	char* ret = NULL;
	//非常巧妙的写法
	for (ret = strtok(tmp, arr2); ret != NULL ; ret = strtok(NULL, arr2))
	{
		printf("%s\n", ret);
	}

	//char* s1 = strtok(arr1, arr2);
	//char* s2 = strtok(NULL, arr2);
	//char* s3 = strtok(NULL, arr2);
	//printf("%s\n", s1);
	//printf("%s\n", s2);
	//printf("%s\n", s3);
	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述
这里ret = strtok(tmp,arr2);只会执行一次,如果后面还有字符串就把一个参数改成NULL,再进行分割.

2.10 strerror函数

函数原型:

char * strerror(int errnum);
  • strerror函数可以把参数部分错误码对应的错误信息地址返回来。
  • 不同的系统和C语言标准库的的实现中都规定了一些错误码,一把是放在errno.h这个头文件中说明的,C语言程序启动的时候会使用一个全局变量error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。
  • 当我们使用标准库中的函数时发生了某种错误,就会将对应的错误码,存放在errno中,但只给我们一个错误码我们并不知道是啥意思,所以每个错误码都有对应的错误信息。strerror函数可以将错误对应的错误信息字符串的地址返回。

2.10.1 strerror函数的使用

#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;
}

运行结果(Windows 11+VS2022环境下输出):
在这里插入图片描述
例如:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("current error message:%s\n", strerror(errno));
	}
	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

perror函数:可以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,还会再打印一个冒号和一个空格,然后再打印错误信息。
例如:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt","r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("current error message");
	}
	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

3.C语言内存函数

3.1 memcpy函数

memcpy函数的功能:从suc中拷贝num个字节到目前des中。
函数原型:

void * memcpy(void * destination, const void * source,size_t num);

参数:
void* dest :表示指向目标区域的指针
void* suc :表示指向源区域的指针
size_t num:表示要复制的字节数
返回值:返回指向目标内存区的指针

  • 函数memcpy从source的位置开始向后复制num个字节的数据到destination指向的内存空间。
  • 这个函数遇到'\0'时并不会停下来。
  • 如果source和destination 有任何的重叠,复制的结果都是未定义的。

3.1.1 memcpy函数的使用

#include <stdio.h>

int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
	int arr2[8] = { 0 };
	memcpy(arr2, arr1, 20);//num是以字节为单位(20 = 4 * 5)5个int型元素
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		printf("%d ", arr2[i]);
	}
	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述
如若有重叠的内存,一般用memmove函数处理。

3.1.2 memcpy函数的模拟实现

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
void* MyMemcpy(void* dest, const void* src, size_t num)
{
	void* ret = dest;
	assert(dest && src);
	while (num--)
	{
		//注意:这里使用dest和src变量时,要强制类型转换,因为void*不能进行指针+-整数运算,不能自增或自减
		*(char*)dest = *(char*)src;
		dest = (char*)dest + 1;
		src = (char*)src + 1;
	}
	return ret;
}

int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
	int arr2[8] = { 0 };
	MyMemcpy(arr2, arr1, 20);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 8; i++)
	{
		printf("%d ", arr2[i]);
	}

	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

3.2 memmove函数

函数原型:

void * memmove(void * destination, const void* source,size_t num);
  • 和memcpy的差别就是memmove函数处理的源内存块和目标内存块是可以重叠的。
  • 如果源空间和目标空间出现重叠,就得使用memmove函数进行处理。

3.2.1 memmove函数的使用

分析:在这里插入图片描述

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8 ,9,10};
	memmove(arr1+2, arr1, 20);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", arr1[i]);
	}
	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

3.2.2 memmove函数的模拟实现

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
void* MyMemmove(void* dest, const void* src, size_t num)
{
	assert(dest && src);
	void* ret = dest;
	if (dest < src)
	{
		while (num--)
		{
			*(char*)dest = *(char*)src;
			dest = (char*)dest + 1;
			src = (char*)src + 1;
			num--;
		}
	}
	else
	{
		while (num--)
		{
			*((char*)dest + num) = *((char*)src + num);
		}
	}
	return ret;
}

int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8 ,9,10 };
	MyMemmove(arr1 + 2, arr1, 20);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", arr1[i]);
	}
	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

3.3 memset函数

函数的原型:

void* memset(void * ptr,int value,size_t num);
  • memset函数是用来设置内存的,可以将内存的值以字节为单位设置成想要的内容。
  • 对于字符串来说,可以以字符(1字节)为单位进行设置,对于整型来说,以字节为单位进行设置(不是以元素为单位进行设置)。

3.3.1 memset函数的使用

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char str[] = "abcdefghijk";
	memset(str + 2, 'y', 5);
	printf("%s\n", str);

	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述
大家可以看一下这段代码:
下面这种写法是有问题的,因为int型是4个字节构成一个元素,而memset函数是以字节为单位进行设置的,所以如果要设置1,是把每个字节都设置为1。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	int arr[5] = { 0 };
	memset(arr, 1, 20);//以字节为单位设置的
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

3.4 memcmp函数

函数原型:

int memcmp(const void * ptr1,const void * ptr2,size_t num);
  • 比较从ptr1和ptr2指针指向的位置开始,向后的num个字节。
  • 返回值
    • 如果返回值 < 0,则表示 str1 小于 str2。
    • 如果返回值 > 0,则表示 str1 大于 str2。
    • 如果返回值 = 0,则表示 str1 等于 str2。

3.4.1 memcmp函数的使用

整型数据比较

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int arr2[] = { 1,2,3,4,8,9,10,11 };
	int ret = memcmp(arr1, arr2, 17);//比较前17个字节,这里比较到5和8
	printf("ret = %d\n", ret);
	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述
字符串比较:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char str1[] = "abcd";
	char str2[] = "hello";
	int ret = memcmp(str1, str2, sizeof(str1));
	if (ret > 0)
		printf("'%s' is greater than '%s' .\n", str1, str2);
	else if (ret < 0)
		printf("'%s' is less than '%s'.\n", str1, str2);
	else
		printf("'%s' is the same as '%s' .\n", str1, str2);

	return 0;
}

运行结果:
在这里插入图片描述

看到这里,相信你已经把C语言有关的字符函数和字符串函数以及内存函数的知识学习完了,对C语言感兴趣的码友们可以在博主的主页看看其他关于C语言的知识,主页包括指针以及函数等等的知识,后续还会继续更新C语言知识,学无止尽,一起加油~

标签:return,函数,int,ret,C语言,char,干货,include
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