C语言进阶——字符串&&内存函数（上）

目录

🌇前言

🌇正文

🌆字符串函数

🌉长度不可控的字符串函数

🌃strlen 长度统计

🌃strcpy 拷贝

🌃strcmp 比较

🌃strcat 追加

🌉长度可控的字符串操作函数

🌃strncpy 可控拷贝

🌃strncmp 可控比较

🌃strncat 可控追加

🌉特殊字符串函数

🌃strstr 寻找

🌃strtok 分割

🌃strerror 报错

🌆字符分类函数

🌃isdigit 十进制判断

🌃isxdigit 十六进制判断

🌃isupper 大写判断

🌃islower 小写判断

🌃toupper 转为大写

🌃tolower 转为小写

🌆内存函数

🌃memcpy 拷贝

🌃memmove 移动

🌃memcmp 比较

🌃memset 设置

🌇总结

🌇前言

 这是牛客网上的一道简单题：判断输入字符是否为字母，一般的解决方法是通过ASCII码判断，不过这样做的话判断表达式较长，此时我们可以利用C语言中的库函数isalpha(判断是否为字母) 来完成这个题目，不仅代码量少，而且通俗易懂。要实现这种效果，就需要学习C语言中的各种库函数，而本文会列出大多数字符串函数和内存函数的使用及其实现，如果你想学习C语言库函数或对字符串、内存有好奇之心，不妨仔细来看看吧！🎉🎉🎉

此文章分为三部分：字符串函数、 字符分类函数、内存函数。

通过库函数简化后的代码

🌇正文

 首先我们从字符串函数开始介绍，顾名思义，字符串函数就是为字符串设计的函数，我们比较熟悉的有字符串长度统计函数 strlen、字符串比较函数 strcmp，除此之外还有很多实用的字符串函数，比如字符串追加、字符串分割、字符串寻找等等，话不多说，让我们直接进入主题：

🌆字符串函数

🌉长度不可控的字符串函数

下面介绍的是对目标字符串操作长度不可控的函数，使用场景相对有限。

🌃strlen 长度统计

 strlen 是用来统计字符串长度的一个库函数，因为字符串有个重要特征：以'\0'作为结束标志。strlen 正是根据这一特点，从首地址开始，逐个比对统计，得出此字符串的长度。当然如果没有结束标记，strlen 就会一直往后找，得出一个随机值。

这是 strlen 的标准格式

strlen 计算字符串长度

使用注意事项：

• strlen 统计的是 \0 之前出现的字符个数
• 使用时，必须包含结束标志
• 返回值是 size_t (unsigned int 无符号整型)
• 模拟实现 strlen

 这个函数的工作原理我们已经清楚了，可以试着模仿库函数的方式，写出一个属于自己的 strlen。

 既然是模仿库函数，那么在返回类型、参数类型等方面要和库函数一致，在统计长度前，我们可以使用一个临时指针记录起始位置，当我们的源指针指向结束标志时，循环结束，将两个指针相减，就能得到元素个数（关于指针 - 指针得到元素个数） ，也就是字符串长度。下面来看看具体代码实现吧：

//strlen 计算字符串长度
size_t myStrlen(const char* p)
{
  assert(p);//断言，防止空指针
  char* tmp = p;//记录起始位置
  while (*p)
  {
    p++;//在循环内指向+1操作，避免位置出错
  }
  return (size_t)(p - tmp);//指针 - 指针得到元素个数
}
int main()
{
  char* pa = "Hello World!";
  //size_t len = strlen(pa);
  //printf("库函数实现结果:\n%zu\n", len);
  size_t len = myStrlen(pa);//此时调用我们写的函数
  printf("模拟函数实现结果:\n%zu\n", len);
  return 0;
}

 同样的，我们使用之前的示例来验证此函数的可行性 ,可以看到结果与库函数一致。

🌃strcpy 拷贝

字符串拷贝需要两个字符串，字符数组 dest(目标) 与字符串 src(源)，strcpy 中只需要这两个参数，即把源字符串内容拷贝到目标字符数组中(源字符串中的结束标志也会拷贝)，其中要确保字符数组  dest 可改变，数组空间也要足够大，不然装不下源字符串就尴尬了。

strcpy 标准格式

使用注意事项：

• 源字符串中必须包含 \0
• 源字符串中的 \0 会拷贝到目标字符数组中
• 目标空间必须足够大，能够装下源字符串
• 目标空间必须是可修改的
• 
• 模拟实现 strcpy

 同样的，我们可以对这个函数进行模拟实现，拷贝的本质就是赋值，当源字符串中的首元素拷贝到目标字符数组中后仍然位于首位置，也就是说两个字符串元素拷贝位置是同步的，既然源字符串中的结束标志也要拷贝过去，那么我们就可以将其和赋值写进一个循环判断条件中(这样会构成一段非常奇妙的代码)，这样一来我们整个程序的可读性就很不错了。

//strcpy 字符串拷贝
char* myStrcpy(char* dest, const char* src)
{
  assert(dest && src);//断言
  char* tmp = dest;//记录起始位置
  //当*src 为结束标志并赋给 *dest时，整体为假，
  //循环终止，目标数组也拿到了结束标志
  while (*dest++ = *src++)
  {
    ;//空语句
  }
  return tmp;//返回起始地址
}
int main()
{
  char arr1[20] = "xxxxxxxxx";
  char arr2[] = "Hello!";
  //printf("库函数实现结果:\n%s\n", strcpy(arr1, arr2));
  printf("模拟函数实现结果:\n%s\n", myStrcpy(arr1, arr2));
  return 0;
}

当然，我们的模拟函数也能实现需求

🌃strcmp 比较

 字符串比较函数是从首字符开始比较，通过字符对应的ASCII码值对比，就能知道大小，如果str1>str2，返回1，如果str1<str2，返回-1，如果两个字符串相等，则返回0。因为比较并不需要改变值，所以使用常量字符串也能比较。

strcmp 标准格式

strcmp 的返回值

使用注意事项：

• 字符串大小比较时，与长度无关
• 从首字符开始，逐字符比较
• 通过字符对应的ASCII码值做对比
• 
• 模拟实现 strcmp

 我们可以通过指针的移动来模拟实现这个函数，即指向 str1 的指针 dest、指向 str2 的指针 src，对两个指针解引用后的值进行比较，如果相同就同时向后偏移，直到找到不同的值或移动到结束标志处停止，最后再分情况确定返回值就行了。

//strcmp 字符串比较
int myStrcmp(const char* dest, const char* src)
{
  assert(dest && src);//断言
  //当找到不同数或移动到\0处时，循环停止
  while (*dest == *src && (*dest || *src))
  {
    dest++;//没有找到不同的元素
    src++;//需要向后偏移
  }
  //分情况判断，确定返回值
  if (*dest - *src > 0)
    return 1;
  else if (*dest - *src < 0)
    return -1;
  else
    return 0;
}
int main()
{
  char* str1 = "BATZ";
  char* str2 = "BAT";
  printf("库函数实现结果:\n%d\n", strcmp(str1, str2));
  //printf("模拟实现函数结果:\n%d\n", myStrcmp(str1, str2));
  return 0;
}

 使用模拟函数通过测试用例：

🌃strcat 追加

 追加，就是在目标字符数组的末尾(\0处)添加源字符串的值，比如目标字符串数组中为abcd，源字符串为1234，经过追加后，字符数组就变为了abcd1234。值得一提的是，strcat 无法自己给自己追加，因为在追加过程中，目标字符数组结束标志会被覆盖掉，导致源字符串(其实就是目标字符，因为是自己给自己追加)中的结束标志也消失了，追加过程会无法停止。

strcat 标准格式

使用注意事项：

• 源字符串和目标字符数组中都必须有\0
• 目标空间必须足够大
• 目标空间必须可修改，所以是字符数组
• 
• 模拟实现 strcat

 既然是在目标字符数组的末尾处追加字符，就需要把指向首地址处的指针 dest 移向尾地址，当然在移动前要保存此地址，将此时的尾地址看作首地址2，将源字符串中的元素从此处开始拷贝至目标字符数组中，这样就完成了追加的操作，最后再返回之前记录的首地址就行了。

//strcat 字符串追加
char* myStrcat(char* dest, const char* src)
{
  assert(dest && src);//断言
  char* tmp = dest;//记录目标字符数组首地址
  while (*dest)
  {
    dest++;//将指针dest移动至尾元素处
  }
  //类似 strcpy 拷贝操作
  while (*src)
  {
    //判断条件用 *src就行了
    *dest++ = *src++;//确保源字符串中的每个元素都能追加上
  }
  return tmp;//返回首地址
}
int main()
{
  char arr1[20] = "ABCD";
  char arr2[] = "1234";
  //printf("库函数实现结果:\n%s\n", strcat(arr1,arr2));
  printf("模拟函数实现结果:\n%s\n", myStrcat(arr1, arr2));
  return 0;
}

🌃strncmp 可控比较

 同样的，strncmp 也能控制比较长度，当然控制长度不能超过源字符串的长度，不然是无意义的

strncmp 标准格式

返回值与 strcmp 完全一致

使用注意事项：

• 与 strcmp 基本一致
• 控制比较字节数不能为负数
• 
• 模拟实现 strncmp

 这个模拟实现也比较简单，大体思路与 strcmp 的模拟一样，只是循环判断条件变为了 k 和 *dest (当对比到结束标志处，循环也会停止)。

//strncmp n个字符串比较
int myStrncmp(const char* dest, const char* src, size_t k)
{
  assert(dest && src);//断言
  //为何使用前置--？
  //因为这样能有效避免多判断一次的情况
  while (--k && *dest == *src)
  {
    dest++;//确保每位都能对比到
    src++;
  }
  //分情况返回
  if (*dest - *src > 0)
    return 1;
  else if (*dest - *src < 0)
    return -1;
  else
    return 0;
}
int main()
{
  char* str1 = "BATZ";
  char* str2 = "BAT";
  //printf("库函数实现结果:\n%d\n", strncmp(str1, str2, 3));
  printf("模拟函数实现结果:\n%d\n", myStrncmp(str1, str2, 3));
  return 0;
}

🌃strncat 可控追加

 可控追加，旨在控制源字符串中字符追加数，比如目标字符数组为abcd，源字符串为1234，我们传递字节数为2，当追加结束后，目标字符数组变为abcd12，同所有可控家族成员一样，strncat 也会自动添加结束标志 \0。因此利用 strncat 自己给自己追加，能够很好的完成任务，避免结束标志吞噬问题。

strncat 标准格式

使用注意事项：

• 目标字符数组中必须有\0
• 目标空间必须足够大
• 目标空间必须可修改
• 源字符串中可以不包含\0
• 
• 模拟实现 strncat

 代码大体与模拟 strcat 的一致，只不过有两个地方需要注意：1.循环判断条件 2.最后 \0 的添加

//strncat n个字符串追加
char* myStrncat(char* dest, const char* src, size_t k)
{
  assert(dest && src);//断言
  char* tmp = dest;//记录起始位置
  //使指针移向目标字符数组的末尾处
  while (*dest)
  {
    dest++;
  }
  //判断条件为k，即传入的控制字节数
  while (k--)
  {
    *dest++ = *src++;//确保每个元素都能追加
  }
    *dest = '\0';
  return tmp;//返回目标字符数组的起始地址
}
int main()
{
  char arr1[20] = "xxxxxxx";
  char arr2[] = "Hello World!";
  //printf("库函数实现结果:\n%s\n", strncat(arr1, arr2, 5));
  printf("模拟函数实现结果:\n%s\n", myStrncat(arr1, arr2, 5));
  return 0;
}

🌉特殊字符串函数

🌃strstr 寻找

 字符串寻找函数，作用是在目标字符串中寻找是否出现过源字符串，如果出现则返回第一次其在目标字符串中第一次出现的地址，如果没有出现，则返回一个空指针。

ststr 标准格式

使用注意事项：

• 只要传入的字符串地址就行了
• 这个函数没有什么需要特别注意的事项