【C语言】C 语言字符函数和字符串函数详解

本文系统介绍了C语言中常用的字符处理与字符串操作函数。主要内容包括：1.字符分类函数（如isalpha、isdigit等）及其返回值规则；2.字符转换函数（tolower/toupper）；3.字符串长度函数strlen及其三种实现方法；4.字符串复制（strcpy/strncpy）与追加（strcat/strncat）函数；5.字符串比较函数（strcmp/strncmp）；6.字符串查找（st

fly insky

981人浏览 · 2025-07-27 15:17:15

fly insky · 2025-07-27 15:17:15 发布

四、字符串复制函数strcpy与strncpy

1. strcpy

2. strncpy

五、字符串追加函数strcat与strncat

1. strcat

2. strncat

六、字符串比较函数strcmp与strncmp

一、字符分类函数

C 语言提供了一系列字符分类函数，用于判断字符的类型，这些函数均需包含头文件<ctype.h>。它们的返回值规则统一：符合条件返回非 0 整数，不符合返回 0。

常见函数及判断条件：

iscntrl：判断是否为控制字符
isspace：判断是否为空白字符（空格、换页、换行、回车、制表符等）
isdigit：判断是否为十进制数字（0~9）
isxdigit：判断是否为十六进制数字（0~9、a~f、A~F）
islower：判断是否为小写字母（a~z）
isupper：判断是否为大写字母（A~Z）
isalpha：判断是否为字母（a~z 或 A~Z）
isalnum：判断是否为字母或数字
ispunct：判断是否为标点符号（非数字、字母的图形字符）
isgraph：判断是否为图形字符
isprint：判断是否为可打印字符（含图形字符和空白字符）

示例：将字符串中的小写字母转为大写，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)) // 判断是否为小写字母
            c -= 32; // 转为大写（ASCII码差值）
        putchar(c);
        i++;
    }
    return 0;
}

二、字符转换函数

C 语言提供两个字符转换函数：

int tolower(int c)：将大写字母转为小写
int toupper(int c)：将小写字母转为大写

示例：使用toupper优化上述小写转大写代码

#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 = toupper(c); // 直接调用转换函数
        putchar(c);
        i++;
    }
    return 0;
}

三、字符串长度函数`strlen`

1. 函数功能与特性

size_t strlen(const char *str)用于计算字符串长度，返回\0之前的字符个数（不含\0）。

使用注意：

字符串必须以\0结束。
返回值为size_t（无符号整数），可能导致运算逻辑错误。

示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    const char* str1 = "abcdef";
    const char* str2 = "bbb";
    // 因返回值为无符号数，3-6的结果为正数，会打印"str2>str1"
    if (strlen(str2) - strlen(str1) > 0)
        printf("str2>str1\n");
    else
        printf("str1>str2\n");
    return 0;
}

2. 模拟实现

方式 1：计数器法

#include <assert.h>
int my_strlen(const char *str) {
    assert(str); // 确保指针非空
    int count = 0;
    while (*str) { // 遍历至\0结束
        count++;
        str++;
    }
    return count;
}

方式 2：递归法（无临时变量）

#include <assert.h>
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 - 指针法

#include <assert.h>
int my_strlen(char *s) {
    assert(s);
    char *p = s;
    while (*p != '\0')
        p++;
    return p - s; // 指针差值即为长度
}

四、字符串复制函数`strcpy`与`strncpy`

1. `strcpy`

char *strcpy(char *destination, const char *source)将源字符串复制到目标空间，包括\0。

使用规则：

源字符串必须以\0结束。
目标空间需足够大且可修改🔶16-59🔶。

模拟实现：

#include <assert.h>
char *my_strcpy(char *dest, const char *src) {
    char *ret = dest; // 保存目标起始地址
    assert(dest && src); // 断言非空指针
    while ((*dest++ = *src++)) { // 复制至\0结束
        ;
    }
    return ret; // 返回目标地址
}

2. `strncpy`

char *strncpy(char *destination, const char *source, size_t num)复制源字符串的前num个字符到目标空间。

特性：

若源字符串长度小于num，剩余部分用0填充。

五、字符串追加函数`strcat`与`strncat`

1. `strcat`

char *strcat(char *destination, const char *source)将源字符串追加到目标字符串末尾，覆盖目标字符串的\0，并在结果后添加\0。

使用规则：

源字符串以\0结束，目标字符串需包含\0（确定追加起始位置）。
目标空间需足够大且可修改。

模拟实现：

#include <assert.h>
char *my_strcat(char *dest, const char *src) {
    char *ret = dest;
    assert(dest && src);
    // 找到目标字符串的\0位置
    while (*dest) {
        dest++;
    }
    // 追加源字符串（含\0）
    while ((*dest++ = *src++)) {
        ;
    }
    return ret;
}

2. `strncat`

char *strncat(char *destination, const char *source, size_t num)追加源字符串的前num个字符到目标字符串，自动添加\0。

六、字符串比较函数`strcmp`与`strncmp`

1. `strcmp`

int strcmp(const char *str1, const char *str2)比较两个字符串对应位置字符的 ASCII 码值。

返回值规则：

大于 0：第一个字符串大
等于 0：两字符串相等
小于 0：第一个字符串小

模拟实现：

#include <assert.h>
int my_strcmp(const char *str1, const char *str2) {
    assert(str1 && str2);
    while (*str1 == *str2) {
        if (*str1 == '\0')
            return 0; // 相等且到\0
        str1++;
        str2++;
    }
    return *str1 - *str2; // 返回差值
}

2. `strncmp`

int strncmp(const char *str1, const char *str2, size_t num)比较前num个字符，规则同strcmp。

七、字符串查找函数`strstr`

char *strstr(const char *str1, const char *str2)返回str2在str1中第一次出现的位置，若未找到返回NULL。

模拟实现：

#include <assert.h>
char *my_strstr(const char *str1, const char *str2) {
    assert(str1 && str2);
    if (!*str2) // 若str2为空，返回str1
        return (char *)str1;
    char *cp = (char *)str1;
    while (*cp) {
        char *s1 = cp;
        char *s2 = (char *)str2;
        // 匹配子串
        while (*s1 && *s2 && (*s1 == *s2)) {
            s1++;
            s2++;
        }
        if (!*s2) // 找到匹配
            return cp;
        cp++;
    }
    return NULL; // 未找到
}

八、字符串分割函数`strtok`

char *strtok(char *str, const char *sep)按sep中的字符分割字符串。

使用规则：

第一个参数非NULL时，查找第一个标记，保存位置。
第一个参数为NULL时，从保存位置继续查找下一个标记。
无更多标记时返回NULL。

示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char arr[] = "192.168.6.111";
    char *sep = ".";
    char *str = NULL;
    // 循环分割字符串
    for (str = strtok(arr, sep); str != NULL; str = strtok(NULL, sep)) {
        printf("%s\n", str);
    }
    return 0;
}

九、错误信息函数`strerror`

char *strerror(int errnum)返回错误码对应的错误信息字符串地址。

使用场景：结合全局变量errno（定义于<errno.h>）获取函数调用错误信息。

示例：

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

十、面试考察要点

字符函数：字符分类函数的返回值特性，toupper与tolower的转换逻辑。
strlen细节：返回值为size_t的陷阱，三种模拟实现方法的差异。
字符串操作函数：strcpy、strcat的安全问题（需确保目标空间足够），strncpy、strncat的长度控制优势。
比较函数：strcmp的返回值规则，strncmp与strcmp的适用场景。
综合应用：strstr的查找逻辑，strtok的分割机制（状态保存特性）。
错误处理：strerror与errno的配合使用，理解错误码的意义。

掌握这些函数是字符串处理的基础，需重点关注函数的边界条件（如\0的处理、空间大小检查）和返回值特性，避免常见错误。

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