C语言必学系列：字符函数和字符串函数

字符与字符串函数是C语言处理文本数据的核心工具。字符函数可判断字符类型、转换大小写，如 isalpha 、 tolower ；字符串函数能实现拷贝、拼接、比较等操如 strcpy 、 strcat 、 strcmp 。使用时需注意缓冲区溢出问题，合理搭配头文件 <ctype.h> 与 <string.h> ，可高效完成文本处理任务。

Glalala709

879人浏览 · 2025-12-30 18:24:35

Glalala709 · 2025-12-30 18:24:35 发布

一、字符分类函数

字符函数：针对单个字符进行操作的函数，核心处理单位是“单个字符”（如字符的ASCII码转换、大小写转换、字符判断等），输入/输出通常为单个字符或字符对应的数值（如ASCII码）。

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是ctype.h

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‘ ’，换行‘\n’，换页‘\f’，回车‘\r’，制表符‘\t’或者垂直制表符‘\v’
isdigit	十进制数字‘0’~‘9’字符
isxdigit	十六进制数字，包括所有十进制数字字符，小写a ~ f,大写A ~ F
islower	小写字母a~z
isupper	大写字母A~Z
isalpha	字母a~ z或字母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

这些函数的使用方法非常类似，我们就讲解⼀个函数的事情，其他的非常类似：

int islower ( int c );

islower 是能够判断参数部分的c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=母，则返回0。

1.1 例题

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()
{
	int i = 0;
	char str[] = "Test String.\n";
	char c;
	while (str[i])
	{
		c = str[i];
		if (islower(c))
			c -= 32;
		putchar(c);
		i++;
	}
	return 0;
}

二、字符转换函数

C语言提供了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

有了转换函数，就可以直接使用tolower函数和toupper函数。

三、常用字符串函数

字符串函数：核心处理单位为字符串整体（由一个或多个字符按顺序组成的字符序列，如"hello"、“123abc”），功能覆盖字符串的拼接、截取、查找、替换等综合性操作。输入参数通常是一个或多个字符串，输出结果多为处理后的新字符串、布尔值（判断类操作）、整数（长度、索引位置等）或字符串数组（分割操作）。字符串函数本质是对字符序列的批量处理，无需逐字符操作，效率更高，适配日常多数文本处理场景。

3.1 strlen函数的使用和模拟实现

strlen 是 C 标准库 <string.h> 中的核心函数，用于计算字符串的有效长度（不包含字符串结束符 \0），是字符串处理中最常用的函数之一。

size_t strlen ( const char * str );//函数原型

字符串以含’\0’ 作为结束标志，strlen函数返回的是在符串中’\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。
strlen的使用需要包含头文件string.h

strlen函数的使用：

#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：

int my_strlen(const char* str)
{
	int count = 0;
	assert(str);
	while (*str)
	{
		count++;
		str++;
	}
	return count;
}

3.2 strcpy 的使用和模拟实现

char* strcpy(char * destination, const char * source );
\\函数原型

strcpy（string copy）是 C 标准库 <string.h> 中用于字符串拷贝的核心函数，功能是将源字符串（包含终止符 \0）完整拷贝到目标内存地址，是字符串操作中最基础的函数之一。

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。
目标空间必须可修改。

strcpy的模拟实现：

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

3.3 strcat 的使用和模拟实现

strcat（string concatenation，字符串拼接）是 C 标准库 <string.h> 中的核心函数，用于将源字符串（含 \0）追加到目标字符串的末尾，目标字符串的原有终止符 \0 会被源字符串的第一个字符覆盖。

char *strcat(char *destination, const char *source);
//函数原型

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。

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;
}

3.4 strcmp的使用和模拟实现

strcmp（string compare，字符串比较）是 C 标准库<string.h> 的核心函数，用于按 ASCII 码值逐字符比较两个字符串，返回值反映比较结果，是字符串排序、判断相等的基础函数。

int strcmp(const char *str1, const char *str2);
//函数原型

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

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;
}

3.5 strncpy 函数的使用

strncpy 是 C 标准库 <string.h> 中安全版字符串拷贝函数，相比 strcpy 增加了「最大拷贝长度」参数，可避免缓冲区溢出，是工业级代码中替代 strcpy 的首选。

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。

char *strncpy(char *destination, const char *source, size_t num);
//函数原型

strncpy 函数的使用：

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

int main() {
    char dest[20]; // 目标缓冲区足够大
    const char *src = "Hello"; // 源长度5（含\0）
    size_t num = 10; // 最大拷贝10个字符

    // 拷贝：源长度5 < 10，拷贝后剩余5个位置补\0
    strncpy(dest, src, num);

    printf("示例1：源长度 < num\n");
    printf("源字符串：%s（长度：%zu）\n", src, strlen(src));
    printf("目标字符串：%s（长度：%zu）\n", dest, strlen(dest)); // 输出5（\0有效）
    printf("目标缓冲区实际字符数：%zu\n\n", num); // 输出10（补了5个\0）

    return 0;
}

3.6strncat 函数的使用

strncat 是 C 标准库 <string.h> 中安全版字符串拼接函数，相比 strcat 增加了「最大追加长度」参数，可精准控制追加字符数，避免缓冲区溢出，是拼接字符串的首选安全函数。

char *strncat(char *destination, const char *source, size_t num);
//函数原型

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destination指向的字符串末尾

strncat 函数的使用：

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

int main() {
    char dest[20] = "Hello, "; // 目标字符串（长度7，含\0）
    const char *src = "World! Nice to meet you"; // 源长度21
    size_t num = 5; // 最多追加5个字符

    // 拼接：仅追加前5个字符（W-o-r-l-d），自动补\0
    strncat(dest, src, num);

    printf("示例1：源长度 > num\n");
    printf("拼接前：%s（长度：%zu）\n", dest, strlen(dest)); // 输出7
    printf("拼接后：%s（长度：%zu）\n", dest, strlen(dest)); // 输出12（7+5）
    printf("目标缓冲区剩余空间：%zu\n\n", sizeof(dest) - strlen(dest)); // 输出8

    return 0;
}

3.7 strncmp函数的使用

strncmp 是 C 标准库 <string.h> 中安全版字符串比较函数，相比 strcmp 增加了「最大比较字符数」参数，可仅对比字符串的前 n 个字符，避免越界比较，是字符串前缀匹配、有限长度对比的核心函数。

int strncmp(const char *str1, const char *str2, size_t num);
//函数原型

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个字目，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。

strncmp函数的使用：

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

int main() {
    const char *str1 = "Hello World";
    const char *str2 = "Hello C Language";
    size_t num = 5; // 仅对比前5个字符

    int ret = strncmp(str1, str2, num);
    printf("示例1：前num字符相等\n");
    printf("str1：%s\nstr2：%s\n对比前%zu个字符，结果：%d\n\n", 
           str1, str2, num, ret); // 输出0（前5个字符均为"Hello"）

    return 0;
}

3.8 strstr 的使用和模拟实现

strstr（string substring）是 C 标准库 <string.h> 中用于查找子字符串的核心函数，功能是在一个主字符串中查找指定子串的首次出现位置，返回指向该位置的指针；若未找到，返回 NULL。

char *strstr(const char *haystack, const char *needle);
//函数原型

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

strstr 函数的使用：

#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：

char* strstr(const char* str1, const char* str2)
{
	char* cp = (char*)str1;
	char* s1, * s2;
	if (!*str2)
		return((char*)str1);
	while (*cp)
	{
		s1 = cp;
		s2 = (char*)str2;
		while (*s1 && *s2 && !(*s1 - *s2))
			s1++, s2++;
		if (!*s2)
			return(cp);
		cp++;
	}
	return(NULL);
}

3.9 strtok函数的使用

strtok（string tokenize）是 C 标准库 <string.h> 中用于字符串分割（分词）的核心函数，功能是按指定的分隔符将一个字符串拆分成多个子串（token），是处理字符分隔数据（如 CSV、日志、命令行参数）的常用工具。

char *strtok(char *str, const char *delim);
//函数原型

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 的位置。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。

#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);
	}
	return 0;
}

3.10 strerror 函数的使用

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。

strerror 函数的使用：

#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;
}