C语言中常见库函数(1)——字符函数和字符串函数

文章目录

• 前言
• 1.字符分类函数
• 2.字符转换函数
• 3.strlen的使用和模拟实现
• 4.strcpy的使用和模拟实现
• 5.strcat的使用和模拟实现
• 6.strncmp的使用和模拟实现
• 7.strncpy函数的使用
• 8.strncat函数的使用
• 9.strncmp函数的使用
• 10.strstr的使用和模拟实现
• 11.strtok函数的使用
• 12.strerror函数的使用

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。

1.字符分类函数

C语言中有一系列的函数时专门做字符分类的，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

这些函数的使用方法非常类似，我们就用一个函数来举个例子：

int islower(int c);

islower函数能够判断参数部分的c是否是小写字母。

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。

2.字符转换函数

C语言中提供了2个字符转换函数：

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

3.strlen的使用和模拟实现

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（易错）
• strlen的使用需要包含头文件

示例代码：

#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");
	}
	else
	{
		printf("srt1>str2\n");
	}
	return 0;
}

strlen的模拟实现：

方式1：

//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：

//不能创建临时变量计数器,使用递归的方式
int my_strlen(const char* str)
{
	assert(str);
	if (*str == '\0')
		return 0;
	else
		return 1 + my_strlen(str + 1);
}

方式3：

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

4.strcpy的使用和模拟实现

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

• Copies the C string pointed by source into the array pointed by destination, including the terminating null character (and stopping at that point).
• 来源字符串必须以\0结束。
• 会将来源字符串中的\0拷贝到目标空间。
• 目标空间必须足够大，以确保能够存放来源字符串。
• 目标空间必须可以修改。

strcpy的模拟实现：

//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
//6.题目出自《高质量C/C++编程》书籍最后的试题部分
char* my_strcpy(char* dest, const char* src)
{
	char* ret = dest;
	assert(dest != NULL);
	assert(src != NULL);
	while ((*dest++ = *src++))
	{
		;
	}
	return ret;
}

5.strcat的使用和模拟实现

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，否则没办法知道追加从哪里开始。

• 目标空间必须足够的大，能够容纳源字符串的内容。

• 目标空间必须可修改。

• 字符串自己给自己追加，如何？

模拟实现strcat函数：

char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{
	char* ret = dest;
	assert(dest != NULL);
	assert(src != NULL);
	while (*dest)
	{
		dest++;
	}
	while ((*dest++ = *src++))
	{
		;
	}
	return ret;
}

6.strncmp的使用和模拟实现

int strcmp ( const char * str1, const char * str2 );

• 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.

• 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？答：比较两个字符串中对应位置上的字符的ASCLL码值的大小。

strcmp函数的模拟实现：

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;
}

7.strncpy函数的使用

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

• Copies the first num characters of source to destination. If the end of the source C string (which is signaled by a null-character) is found before num characters have been copied, destination is padded with zeros until a total of num characters have been written to it.
• 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。

8.strncat函数的使用

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

• Appends the first num characters of source to destination, plus a terminating null-character.（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）。
• If the length of the C string in source is less than num, only the content up to the terminating null-character is copied.（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destination指向的字符串末尾）。

示例代码：

/* 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;
}

9.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num个字符都相等，就是相等返回0。

10.strstr的使用和模拟实现

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）。

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char str[] = "This is a simple string";
	char* pch;
	pch = strstr(str, "simple");
	strncpy(pch, "sample", 6);
	printf("%s\n", str);
	return 0;
}

strstr的模拟实现：

const char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
	assert(str1 && str2);
	const char* s1 = NULL;
	const char* s2 = NULL;
	const char* cur = str1;

	//特殊情况 - str2指向的是空字符串，直接返回str1
	if (*str2 == '\0')
		return str1;

	while (*cur)
	{
		s1 = cur;
		s2 = str2;

		while (*s1 && *s2 && *s1 == *s2)
		{
			s1++;
			s2++;
		}
		if (*s2 == '\0')
			return cur;
		cur++;
	}

	return NULL;
}

11.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。
• 第一个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，所以被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 ，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多的标记，则返回 NULL 指针。

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char arr[] = "192.168.6.111";
	char* sep = ".";
	char* str = NULL;
	for (str = strtok(arr, sep); str != NULL; str = strtok(NULL, sep))
	{
		printf("%s\n", str);
	}//这里巧妙的使用了for循环，使得初始化部分strtok只执行一次，然后都是调整部分strtok的执行。
	return 0;
}

12.strerror函数的使用

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。

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，就会将对应的错误码，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。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 <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
//我们打印一下0~10这些错误码对应的信息
int main()
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i <= 10; i++) {
		printf("%s\n", strerror(i));
	}
	return 0;
}

上面的代码，在Windows11+VS2019环境下输出的结果如下：

No error
Operation not permitted
No such file or directory
No such process
Interrupted function call
Input/output error
No such device or address
Arg list too long
Exec format error
Bad file descriptor
No child processes

举例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	pFile = fopen("unexist.ent", "r");
	if (pFile == NULL)
		printf("Error opening file unexist.ent: %s\n", strerror(errno));
	return 0;
}

输出：

Error opening file unexist.ent: No such file or directory

也可以了解一下 perror 函数，perror函数相当于一次将上述代码中的第9行完成了，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，再打印一个冒号和一个空格，再打印错误信息。

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	pFile = fopen("unexist.ent", "r");
	if (pFile == NULL)
		perror("Error opening file unexist.ent");
	return 0;
}

输出：

Error opening file unexist.ent: No such file or directory