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【C语言】基础知识详解（二） 字符串

时间：2024-08-20 12:52:52浏览次数：16  
标签：include dest 基础知识 char 详解 内存 str 字符串 C语言

一、什么是字符串？

在C语言中，字符串是一种特殊的字符数组，用于存储一系列字符。

  1. 字符串的表示：在C语言中，字符串是由字符组成的数组，并以空字符 '\0' 结束。空字符用于标识字符串的结束。例如，字符串 "hello" 在内存中实际上是 {'h', 'e', 'l', 'l', 'o', '\0'}。

  2. 字符串声明：可以使用字符数组来声明字符串。例如： 

  3. char str[6] = "hello";

    注意数组的大小是6，因为包括了字符串的结束符 '\0'。

  4. 字符串初始化：可以在声明时直接初始化字符串，也可以通过逐个字符的方式来赋值：

char str1[] = "hello"; // 自动分配足够的空间
char str2[6] = "hello"; // 明确指定数组大小

二、字符串与字符数组 

字符数组是一种存储字符数据的基本数据结构。它们是处理文本数据的核心工具之一。

       1.字符数组的定义： 字符数组是由一组字符元素组成的数组。可以用以下方式声明和初始化字符数组：

char array[10];      // 声明一个可以存储10个字符的数组
char str[] = "hello"; // 声明并初始化一个字符数组，大小自动计算

        2.字符数组的访问： 你可以通过下标来访问字符数组中的每个字符。例如： 

char str[] = "hello";
char first_char = str[0]; // 'h'
char second_char = str[1]; // 'e'

        3.字符数组的大小： 字符数组的大小是固定的，一旦定义不能更改。如果数组的实际大小不足以存储所有需要的字符（包括结束符），会导致缓冲区溢出或未定义行为。正确设置数组的大小是很重要的：

char buffer[20]; // 足够大的缓冲区以存储20个字符

        4.字符串与字符数组的区别：虽然字符串在C中是字符数组的特例，但它们有一些不同之处。字符数组可以容纳任意字符数据，而字符串必须以 '\0' 结束才能正确处理。

三、字符串的常用操作函数

C语言为我们提供了许多操作函数用来处理字符串变量，它们主要集中在 <string.h> 头文件中。下面为大家简单介绍几个常用的操作函数：

1. strcmp

功能: 比较两个字符串。

原型: 

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

返回值:

  • 0：两个字符串相等。
  • 负数：str1 小于 str2。
  • 正数：str1 大于 str2。

示例:

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

int main() {
    char str1[] = "apple";
    char str2[] = "banana";
    int result = strcmp(str1, str2);
    if (result < 0) {
        printf("str1 is less than str2\n");
    } else if (result > 0) {
        printf("str1 is greater than str2\n");
    } else {
        printf("str1 is equal to str2\n");
    }
    return 0;
}

 与此函数功能相似的还有strncmp函数：

功能: 比较两个字符串的前 n 个字符。

原型: 

int strncmp(const char *str1, const char *str2, size_t n);

参数:

  • str1：第一个字符串。
  • str2：第二个字符串。
  • n：要比较的字符数。

返回值: 与 strcmp 相同，但仅比较前 n 个字符。

2. strcat

功能: 连接两个字符串，将 str2 追加到 str1 的末尾。

原型: 

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

参数:

  • dest：目标字符串，必须有足够的空间来存放连接后的结果。
  • src：源字符串。

返回值: dest。

示例:

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

int main() {
    char str1[20] = "Hello, ";
    char str2[] = "World!";
    strcat(str1, str2);
    printf("%s\n", str1); // 输出 "Hello, World!"
    return 0;
}

 与此函数功能相似的还有strncat函数：

功能: 将源字符串的前 n 个字符追加到目标字符串的末尾。

原型: 

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

参数:

  • dest：目标字符串。
  • src：源字符串。
  • n：要追加的字符数。

返回值: dest。

示例:

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

int main() {
    char dest[20] = "Hello, ";
    char src[] = "World!";
    strncat(dest, src, 3); // 仅追加 "Wor"
    printf("%s\n", dest); // 输出 "Hello, Wor"
    return 0;
}

3. strcpy

功能: 复制源字符串到目标字符串。

原型: 

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

参数:

  • dest：目标字符串，必须有足够的空间来存放源字符串及结束符。
  • src：源字符串。

返回值: dest。

示例:

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

int main() {
    char src[] = "Hello, World!";
    char dest[50];
    strcpy(dest, src);
    printf("%s\n", dest); // 输出 "Hello, World!"
    return 0;
}

注意，strcpy函数通常用于字符串赋值。因为在一定场景下对字符串进行赋值时，若使用“=”，只会将原始数据的地址（即一个常量）赋值给目标变量。而使用strcpy函数会使用两个字符串进行拷贝操作，确保了赋值的准确性。

与以上的几个函数一样，也存在strncpy函数可以进行部分拷贝，可以灵活地将字符串给分割。此处不过多赘述。

4. strlen

功能: 计算字符串的长度（不包括结束符 '\0'）。

原型: 

size_t strlen(const char *str);

参数:

  • str：待计算长度的字符串。

返回值: 字符串的长度。

示例:

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

int main() {
    char str[] = "Hello, World!";
    size_t length = strlen(str);
    printf("Length: %zu\n", length); // 输出 "Length: 13"
    return 0;
}

5. strtok

功能: 分解字符串为一系列标记（tokens），根据分隔符分割。

原型: 

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

参数:

  • str：待分解的字符串。第一次调用时传递原始字符串，之后传递 NULL 以获取后续标记。
  • delim：分隔符字符串，包含所有用作分隔的字符。

返回值: 指向当前标记的指针。

示例:

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

int main() {
    char str[] = "Hello, World! How are you?";
    char *token = strtok(str, " ,!?");
    while (token != NULL) {
        printf("%s\n", token);
        token = strtok(NULL, " ,!?");
    }
    return 0;
}

6. strstr

功能: 查找子字符串在主字符串中的第一次出现位置。

原型: 

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

参数:

  • haystack：主字符串。
  • needle：要查找的子字符串。

返回值: 指向子字符串在主字符串中的位置；如果未找到，则返回 NULL。

示例:

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

int main() {
    char str[] = "Hello, World!";
    char *pos = strstr(str, "World");
    if (pos != NULL) {
        printf("Found substring: %s\n", pos); // 输出 "World!"
    }
    return 0;
}

四、字符串的引申应用

以上所提到的字符串操作函数被引申至内存上，有了一部分内存操作函数，内存操作函数主要集中在 <stdlib.h> 和 <string.h> 头文件中。

1. memcpy

功能: 从源内存块复制指定字节数到目标内存块。

原型: 

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

参数:

  • dest：目标内存块。
  • src：源内存块。
  • n：要复制的字节数。

返回值: 返回 dest。

示例:

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

int main() {
    char src[] = "Hello, World!";
    char dest[20];
    memcpy(dest, src, strlen(src) + 1); // 复制字符串，包括结束符
    printf("%s\n", dest); // 输出 "Hello, World!"
    return 0;
}

2. memmove

功能: 从源内存块移动指定字节数到目标内存块，允许内存重叠。

原型: 

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

参数:

  • dest：目标内存块。
  • src：源内存块。
  • n：要移动的字节数。

返回值: 返回 dest。

示例:

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

int main() {
    char str[] = "abcdefghij";
    memmove(str + 2, str, 5); // 移动前5个字符
    printf("%s\n", str); // 输出 "ababcde"
    return 0;
}

 memcpy与memmove函数的区别：

memcpy 和 memmove 都是用于内存操作的函数，用于复制内存块中的数据，但它们在处理内存重叠情况时有不同的行为。

memcpy 用于从一个内存位置复制数据到另一个内存位置，通常用于内存块之间的简单数据复制。它通常比 memmove 更快，因为它不处理内存重叠的情况。需要注意的是，如果源内存块和目标内存块重叠，memcpy 的行为是未定义的。这可能导致数据丢失或未预期的结果，因此 memcpy 不适用于重叠内存区域。

memmove 适用于处理内存块重叠的情况。在需要将内存中的数据从一个区域移动到另一个区域时，即使这两个区域重叠，memmove 也能安全地处理。memmove 在执行过程中会采取一些措施来处理源和目标区域重叠的情况，从而保证数据的正确性。

因此，选择使用 memcpy 还是 memmove 主要取决于是否需要处理内存区域的重叠。如果确定内存区域不重叠，使用 memcpy 可以获得更好的性能和更高的效率 ；如果内存区域可能重叠，则应该使用 memmove 以确保数据的正确性。

3. memset

功能: 设置内存块的每个字节为指定的值。

原型: 

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

参数:

  • ptr：要设置的内存块。
  • value：要设置的值（将被转为无符号字符）。
  • num：要设置的字节数。

返回值: 返回 ptr。

示例:

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

int main() {
    char str[20];
    memset(str, '*', sizeof(str) - 1); // 设置所有字节为 '*'
    str[19] = '\0'; // 确保以 null 结束
    printf("%s\n", str); // 输出 "*******************"
    return 0;
}

五、结语

以上就是我对字符串模块基础知识点的一些总结，欢迎小伙伴们在评论区发布讨论，一起交流。

标签：include,dest,基础知识,char,详解,内存,str,字符串,C语言
From： https://blog.csdn.net/weixin_74304436/article/details/141333974

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