字符函数和字符串函数

本文介绍了C语言标准库中常用的字符和字符串处理函数。主要包括：1.字符分类函数(ctype.h)，如islower()等用于判断字符类型；2.字符转换函数tolower()和toupper()；3.字符串操作函数如strlen()、strcpy()、strcat()、strcmp()等，详细说明了它们的使用方法和模拟实现；4.安全版本函数strncpy()、strncat()、strncmp()；

季明洵

922人浏览 · 2026-02-15 18:34:51

季明洵 · 2026-02-15 18:34:51 发布

在编程的过程中，我们经常要处理字符和字符串，为了方便操作字符和字符串，C语言标准库中提供了⼀系列库函数，接下来我们就学习⼀下这些函数。

一、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

这些函数的使用方法非常类似，所以我们就讲解一个函数的事情：

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：

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;
}

结果如图所示：

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

上面的代码，有了转换函数，就可以直接使用tolower函数。

#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;
}

三、 strlen 的使用和模拟实现

函数格式如下：

size_t strlen ( const char * str );

1.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' )

2.参数指向的字符串必须要以 '\0' 结束。

3.注意函数的返回值为size_t，是无符号的

4.strlen的使用需要包含头文件

strlen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;
}

答案如图：

为了弄清楚strlen实现的底层逻辑，我们最好用自己的方式来实现strlen函数，这里有三种方法。

方法一：

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

这是最简单的一种方式，采用计数的方式来计算字符串的长度，并返回字符串长度。

方法二：

int my_strlen(const char * str)
{
assert(str);
if(*str == '\0')
return 0;
else
return 1+my_strlen(str+1);
}

这是使用递归的方法，如果字符串没结束就再次调用此函数。即当前长度 = 1 + 子问题长度。

方法三：

int my_strlen(char* s)
{
	assert(s);
	char* p = s;
	while (*p != '\0')
		p++;
	return p - s;
}

char *p = s;让 p 指向字符串开头，保存起始位置。然后：while(*p != '\0') p++; 指针一直往后走，直到遇到字符串结束符 \0。假设字符串是 "abc"，内存：a b c \0如果 s 的地址是 100，开始：p = 100，循环后：p = 103（指向 '\0'），最后返回：p - s ，也就是：103 - 100 = 3。这种方法是最简洁、效率也很高的一种。

四、 strcpy 的使用和模拟实现

函数格式如下：

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

1.源字符串必须以 '\0' 结束

2.会将源字符串中的 '\0' 拷贝到目标空间

3.目标空间必须足够大，以确保能存放源字符串。

4.目标空间必须可修改。

模拟实现strcpy：

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

在while中把src复制给dest，char* ret = dest是为了保存原始地址。

五、 strcat 的使用和模拟实现

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

1.源字符串必须以 '\0' 结束。

2.目标字符串中也得有 \0 ，否则没办法知道追加从哪里开始。

3.目标空间必须有足够的大，能容纳下源字符串的内容。

4.目标空间必须可修改。

模拟实现strcat：

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;
}

strcat是进行字符拼接，在第一个循环中将dest移动到\0的位置，之后再将src的值从该位置接着赋值给dest，完成字符串的拼接。

六、strcmp的使用和模拟实现

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

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，则返回小于0的数字

模拟实现strcmp：

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;
}

循环中，只要两个字符相等，就继续往后比较。if(*str1 == '\0') return 0; 如果当前字符是 \0，说明两个字符串完全相同，并且同时结束，直接返回 0。否则str1++; str2++; 继续比较下一个字符。当*str1 != *str2 也就是出现第一个不相等的字符。最后返回：return *str1 - *str2; 它返回的是两个字符的 ASCII 差值。

七、 strncpy 函数的使用

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

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。

八、 strncat 函数的使用

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

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。

使用例子：

#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;
}

九、 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。

十、 strstr 的使用和模拟实现

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

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。

使用例子：

#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;
}

模拟实现strstr：

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);
}

if (!*str2)
return (char *)str1;

如果 str2 是空字符串（第一个字符就是 '\0'），根据标准规定：空字符串在任何字符串开头都算匹配。所以直接返回 str1。

while (*cp)，cp 是在 str1 中移动的指针。从 str1 的每一个位置开始尝试匹配。

while (*s1 && *s2 && !(*s1 - *s2))
s1++, s2++;

*s1 不能是 '\0'，*s2 不能是 '\0'，只要字符相等，就继续往后比较。

if (!*s2)
return cp;

如果 s2 走到了 '\0'，说明 str2 已经全部匹配成功，返回当前起始位置 cp。如果中途字符不相等，跳出内层 while，然后：cp++;从 str1 的下一个位置重新开始尝试匹配。

十一、strtok函数的使用

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

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。

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。

使用例子：

#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;
}

十二、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。

使用例子：

#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i <= 10; i++) {
		printf("%s\n", strerror(i));
	}
	return 0;
}

输出如下：

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