字符函数和字符串函数

目录

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. strcmp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

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1. 字符分类函数

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’ 字符
isxdigit	十六进制数字，包括所有十进制数字字符，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az或AZ
isalnum	字母或者数字，az,AZ,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

使用方法

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，则返回0。

练习：将字符串中的小写字母转大写

#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;
}

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2. 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

使用转换函数改进上面的代码

#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);
        putchar(c);
        i++;
    }
    return 0;
}

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3. strlen 的使用和模拟实现

size_t strlen ( const char * str );

特点

• 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
• 学会strlen函数的模拟实现

易错示例

#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：递归方式

//不能创建临时变量计数器
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(str);
    char *p = s;
    while(*p != '\0' )
        p++;
    return p-s;
}

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4. strcpy 的使用和模拟实现

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

特点

• Copies the C string pointed by source into the array pointed by destination, including the terminating null character (and stopping at that point).
• 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
• 学会模拟实现

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;
}

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5. strcat 的使用和模拟实现

特点

• 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
• 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;
}

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6. strcmp 的使用和模拟实现

特点

• 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？比较两个字符串中对应位置上字符ASCII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;
}

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7. strncpy 函数的使用

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

特点

• 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

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8. strncat 函数的使用

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

特点

• 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

/* 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;
}

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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。

返回值

return value	indicates
<0	the first character that does not match has a lower value in str1 than in str2
0	the contents of both strings are equal
>0	the first character that does not match has a greater value in str1 than in str2

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10. strstr 的使用和模拟实现

char * strstr ( const char * str1, const char * str2);

特点

• 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

/* strstr example */
#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);
}

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11. strtok 函数的使用

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

特点

• 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

#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;
}

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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。

打印错误码对应的信息

#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;
}

在Windows11+VS2022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

使用示例

#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

perror 函数

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。

#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