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C语言字符串操作函数(库函数)及其实现

news 来源：原创 2024/11/29 10:43:25

库函数

函数介绍及模拟实现

1.1strlen

1.2strcpy

1.3strcat

1.4strcmp

1.5strncpy

1.6strncat

1.7strncmp

1.8strstr

1.9strtok

1.10strerror

1.11memcpy

1.12memmove

1.13memcmp 

 小结

本章重点：

重点介绍处理字符串和字符串的库函数的使用和注意事项

函数介绍及模拟实现

1.1strlen

size_t strlen ( const char * str );
  • 字符串已经以'\0'作为结束标志，而strlen函数的功能是返回在字符串中'\0'前面出现的字符个数（不包括'\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，是无符号整形（易错）。
  • strlen函数的模拟实现。

示例>

#include <stdio.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;
}

运行结果>

 strlen函数实现有三种方式：

  • 常规
  • 指针运算
  • 递归实现

模拟实现>

/*模拟实现strlen*/
//常规
size_t my_strlen1(char* str)
{
	assert(str);
	size_t count = 0;
	while (*str)
	{
		str++;
		count++;
	}
	return count;
}
//指针运算
size_t my_strlen2(char* str)
{
	assert(str);
	char* strat = str;
	while (*str)
	{
		str++;
	}
	return str - strat;
}
//递归实现
size_t my_strlen3(char* str)
{
	assert(str);
	if (*str)
		return 1 + my_strlen3(str + 1);
	else
		return 0;
}

int main()
{
	char arr[] = "abcdef";
	size_t ret = my_strlen1(arr);
	printf("%d\n", ret);
	ret = my_strlen2(arr);
	printf("%d\n", ret);
	ret = my_strlen3(arr);
	printf("%d\n", ret);

	return 0;
}

 这里的assert函数是判断传递过来的指针是否为空，如果为空直接终止程序报告错误。

运行结果>

1.2strcpy

char * strcpy ( char * destination, const char * source );
  • 将源指向的C字符串复制到目标指向的数组中，包括结束空字符(并在该点停止)。
  • 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。
  • 目标空间必须足够大，以确保能存放源字符串。
  • 目标空间必须可变
  • 模拟实现
int main()
{
	char str[20] = "";
	char* p = "hello world!";
	strcpy(str, p);
	printf("%s", str);
	return 0;
}

 模拟实现>

/*模拟实现strcpy*/
char* my_strcpy( char* str1,const char* str2)
{
	char* ret = str1;
	assert(str1 && str2);
	while (*str1++ = *str2++)
	{
		;
	}
	return ret;
}

int main()
{
	char str[20] = "";
	char* p = "hello world!";
	my_strcpy(str, p);
	printf("%s", str);
	return 0;
}

结果跟上面例子相同。

1.3strcat

char * strcat ( char * destination, const char * source );
  • 将源字符串的副本追加到目标字符串。destination中的终止空字符将被source的第一个字符覆盖，并且在destination中由两者连接形成的新字符串的末尾包含一个空字符。
  • 源字符串必须是以’\0‘结束。
  • 目标空间必须足够大，能容纳下源字符串的内容。
  • 目标空间必须可修改。
  • 字符串自己给自己追加又如何呢？

模拟实现>

/*模拟实现strcat*/

char* my_strcat(char* str1, const char* str2)
{
	assert(str1 && str2);
	char* ret = str1;
	while (*str1)
	{
		str1++;
	}
	while (*str1++ = *str2++)
	{
		;
	}
	return ret;
}

int main()
{
	char arr[20] = "hello";
	char* p = " world!";
	my_strcat(arr, p);
	printf("%s", arr);
	return 0;
}

运行结果 > 

 那自己追加自己会发生什么呢？

我们来写代码演示演示(这里还是用我们的my_strcat)>

char* my_strcat(char* str1, const char* str2)
{
	assert(str1 && str2);
	char* ret = str1;
	while (*str1)
	{
		str1++;
	}
	while (*str1++ = *str2++)
	{
		;
	}
	return ret;
}

int main()
{
	char arr[20] = "hello";
	my_strcat(arr, arr);
	printf("%s", arr);
	return 0;
}

 我们可以看到程序挂掉了，那为什么会挂掉呢？

我们来画图解释一下>

1.4strcmp

int strcmp ( const char * str1, const char * str2 );
  • 这个函数开始比较每个字符串的第一个字符。如果它们相等，则继续执行尾随对，直到字符不同或到达终止空字符为止。
  • 标准规定：
  1. 第一个字符串大于第二个字符串，则返回大于0的数字。
  2. 第一个字符串等于第二个字符串，则返回0。
  3. 第一个字符串小于第二个字符串，则返回大于0的数字。

模拟实现>

/*模拟实现strcmp*/

int my_strcmp(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[] = "abr";
	char arr2[] = "abqde";

	int ret = my_strcmp(arr1, arr2);
	if (ret == 0)
		printf("相同\n");
	else if (ret > 0)
		printf("arr1>arr2\n");
	else
		printf("arr1<arr2\n");
	return 0;
}

运行结果>

当然我们目前学习了strcpy、strcat、strcmp，这些都是不太安全的，一次性全部拷贝完、一次性全部追加完、一次性全部比较完，这些都不是很安全，那么接下来我们要学习一些相对于上面那三个比较安全一点的。strncpy、strncat、strncmp，这三个函数的功能和上面的一样，不同的是参数多了一个n，来确定每次拷贝几个字符、每次追加几个字符、每次比较几个字符。接下来我们来模拟实现一下这三个函数。

1.5strncpy

char * strncpy ( char * destination, const char * source, size_t num );
  • 将源文件的第一个num字符复制到目标文件。如果在拷贝num个字符之前找到源C字符串的结尾(以nullcharacter为标志)，则destination将被填充为0，直到总共写入num个字符。
  • 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，则拷贝完源字符串后，在目标的后面追加0，知道num个。

模拟实现>

char* my_strncpy(char* dest, const char* src, size_t num)
{
	assert(dest && src);
	char* ret = dest;
	size_t i = 0;
	for (i = 0; i < num; i++)
	{
		*dest = *src;
		dest++;
		src++;
	}
	return ret;
}

int main()
{
	char str1[] = "abcdefg";
	char str2[20] = { 0 };
	my_strncpy(str2, str1, 5);
	printf(str2);
	return 0;
}

运行结果> 

1.6strncat

char * strncat ( char * destination, const char * source, size_t num );
  • 将源文件的第一个num字符附加到目标文件，加上一个终止空字符。
  • 如果source中C字符串的长度小于num，则只复制到结束空字符的内容。

模拟实现>

char* my_strncat(char* dest, const char* src, size_t num)
{
	assert(dest && src);
	char* ret = dest;
	while (*dest)
	{
		dest++;
	}
	size_t i = 0;
	for (i = 0; i < num; i++)
	{
		*dest = *src;
		dest++;
		src++;
	}
	return ret;
}

int main()
{
	char str1[20] = "abcd";
	char str2[20] = "efghigk";
	my_strncat(str1, str2, 4);
	printf(str1);
	return 0;
}

运行结果>

1.7strncmp

int strncmp ( const char * str1, const char * str2, size_t num );
  • 将C字符串stri的最多num个字符与C字符串str2的字符进行比较。这个函数开始比较每个字符串的第一个字符。如果它们彼此相等，则继续处理下面的对，直到字符不同，直到到达一个终止null字符，或直到两个字符串中num字符匹配，以先发生的为准。

 模拟实现>

int my_strcmp(const char* str1, const char* str2,size_t num)
{
	assert(str1 && str2);
	size_t i = 0;
	for (i = 0; i < num; i++)
	{
		if (*str1 > *str2)
			return 1;
		else if (*str1 < *str2)
			return -1;
		str1++;
		str2++;
	}
	if (*str1 == *str2)
		return 0;

}

int main()
{
	char arr1[] = "abqsg";
	char arr2[] = "abqde";

	int ret = my_strcmp(arr1, arr2,4);
	if (ret == 0)
		printf("相同\n");
	else if (ret > 0)
		printf("arr1>arr2\n");
	else
		printf("arr1<arr2\n");
	return 0;
}

运行结果>

1.8strstr

const char * strstr ( const char * str1, const char * str2 );
  • 返回指向str1中str2第一次出现的指针。如果str2不是stri的一部分，则为空指针。

模拟实现（暴力算法）>

/*模拟实现strstr*/

char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
	assert(str1 && str2);
	if (*str2 == '\0')
		return (char*)str1;
	const char* s1 = NULL;
	const char* s2 = NULL;
	const char* cp = str1;
	while (*cp)
	{
		s1 = cp;
		s2 = str2;
		while (*s1 != '\0' && *s2 != '\0' && *s1 == *s2)
		{
			s1++;
			s2++;
		}
		if (*s2 == '\0')
		{
			return (char*)cp;
		}
		cp++;
	}
	return NULL;
}


int main()
{
	char* str1 = "acdbbbcdefa";
	char* str2 = "bbc";
	char* ret = my_strstr(str1, str2);

	if (ret == NULL)
		printf("没找着\n");
	else
	{
		printf("%s", ret);
	}
	return 0;
}

运行结果>

1.9strtok

char * strtok ( char * str, const char * delimiters );
  • sep参数是个字符串，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 ，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。

代码演示>

int main()
{
	
	char arr[] = "192#168.120.85";
	char* p = "#.";
	char buf[20] = { 0 };
	strcpy(buf, arr);	
	char* ret = strtok(buf, p);
	printf("%s\n", ret);
	ret = strtok(NULL, p);
	printf("%s\n", ret);
	ret = strtok(NULL, p);
	printf("%s\n", ret);
	ret = strtok(NULL, p);
	printf("%s\n", ret);
	return 0;
}

也可以使用for循环>

int main()
{

	char arr[] = "192#168.120.85";
	char* p = "#.";
	char buf[20] = { 0 };
	strcpy(buf, arr);
	char* ret = NULL;
	for (ret = strtok(buf, p); ret != NULL; ret=strtok(NULL, p))
	{
		printf("%s\n", ret);
	}
	return 0;
}

 结果和上面相同。

1.10strerror

char * strerror ( int errnum );

 返回错误码，所对应的错误信息

  • C语言的库函数在运行的时候，如果发生错误，就会将错误码存在一个变量中，这个变量是：errno
  • 错误码是一些数字：1 2 3 4 5 
  • 我们需要讲错误码翻译成错误信息

 字符分类函数>

函数如果他的参数符合下列条件就返回真
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'或者垂直制表符'\v'
isdigit十进制数字 0~9
isxdigit十六进制数字，包括所有十进制数字，小写字母a~f，大写字母A~F
islower小写字母a~z
isupper大写字母A~Z
isalpha字母a~z或A~Z
isalnum字母或者数字，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

字符转换>

int tolower ( int c );
int toupper ( int c );

1.11memcpy

void * memcpy ( void * destination, const void * source, size_t num );
  • 函数memcpy从source的位置开始向后复制num个字节的数据到destination的内存位置。
  • 这个函数在遇到 '\0' 的时候并不会停下来。
  • 如果source和destination有任何的重叠，复制的结果都是未定义的

模拟实现> 

void* my_memcpy(void* dest, const void* src, size_t num)
{
	void* ret = dest;
	assert(dest && src);
	while (num--)
	{
		*(char*)dest = *(char*)src;
		dest=(char*)dest+1;
		src=(char*)src+1;
	}
	return ret;
}

int main()
{
	char arr[] = {"hello world!"};
	int arr1[20] = {0};
	my_memcpy(arr1, arr, 12);
	printf("%s", arr1);

	return 0;
}

1.12memmove

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函数处理

模拟实现>

void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num)
{
	void* ret = dest;
	assert(dest && src);
	if (dest < src)
	{
		while (num--)
		{
			*(char*)dest = *(char*)src;
			dest = (char*)dest + 1;
			src = (char*)src + 1;
		}
	}
	else
	{
		while (num--)
		{
			*((char*)dest + num) = *((char*)src + num);
		}
	}
	return ret;
}


int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	my_memmove(arr+2, arr, 16);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	return 0;
}

1.13memcmp 

int memcmp ( const void * ptr1, const void * ptr2, size_t num );
  • 比较从ptr1和ptr2指针开始的num个字节
  • 返回值如下：

代码演示>

int main()
{
	char buffer1[] = "DWgaOtP12df0";
	char buffer2[] = "DWGAOTP12DF0";
	int n;
	n = memcmp(buffer1, buffer2, sizeof(buffer1));
	if (n > 0)
		printf("'%s' is greater than '%s'.\n", buffer1, buffer2);
	else if (n < 0)
		printf("'%s' is less than '%s'.\n", buffer1, buffer2);
	else
		printf("'%s' is the same as '%s'.\n", buffer1, buffer2);
	return 0;
}

 小结

       今天我们学习了字符串操作函数（库函数）的理解、实现、模拟，相信大家看完有一定的收获。

       种一棵树的最好时间是十年前，其次是现在！ 把握好当下，合理利用时间努力奋斗，相信大家一定会实现自己的目标！加油！创作不易，辛苦各位小伙伴们动动小手，三连一波💕💕~~~，本文中也有不足之处，欢迎各位随时私信点评指正！
本节课的代码已上传gitee仓库
 

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