【C语言】——字符串函数和内存函数深入剖析

简介: 深入剖析C语言中的字符函数和内存函数

⚽️1. 字符串函数

🏀1.1 长度不受限制的字符串函数

🎱1.1.1 strlen(求字符串长度)

image.png

🐶 1. 函数使用注意事项:

  • 字符串已经 '\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)。

🐶 2. strlen函数的模拟实现(三种实现方式)

  • 🐱 计数器方式实现
size_t my_strlen2(const char* str)
{
   
   
    assert(str);
    int count = 0;
    char* cur = str;
    while (*cur)
    {
   
   
        count++;
        cur++;
    }
    return count;
}

首先函数传参不能传空指针,所以要用assert进行断言,然后定义一个整型变量count进行计数,直到*cur为‘\0’。

  • 🐭 递归实现
size_t my_strlen3(const char* str)
{
   
   
    assert(str);
    if (*str != '\0')
    {
   
   
        return 1 + my_strlen3(++str);
    }
    else
        return 0;
}

先将字符数组首元素的地址传入,对其进行解引用操作,若其不为'\0',返回1并且继续调用函数自身元,参数为下一个元素的地址,直到其为'\0'。

  • 🐹 指针-指针 实现
size_t my_strlen1(const char*str)
{
   
   
    assert(str);
    char* start = str;
    char* end = str;
    while (*end)
    {
   
   
        end++;
    };
    return end - str;
}

用两个字符指针(开头指针和结束指针)分别指向字符数组首元素的地址,如果结束指针的内容不是'\0',则结束指针++,直到其为'\0',用end-start则为首地址和尾地址之间的元素个数。

🪀1.1.2 strcpy(字符串拷贝)—整体拷贝

image.png

🐶 1. 函数使用注意事项:

  • 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。
  • 目标空间必须可变。

image.png

这里我们可以看到strcpy在进行拷贝的时候会将'\0'也拷贝到目标字符数组!

🐶 2. strcpy函数的模拟实现

char* my_strcpy(char* dest, const char* src) 
{
   
   
    assert(dest && src);
    char* cur = dest;
    while (*dest++=*src++);
    return cur;
}

首先,目标字符串和源头字符串都不能为空指针,然后将每一个字符依次拷贝到目标空间,同时最后的'\0'也可以拷贝到目标空间。

🏸1.1.3 strcat(字符串连接)

image.png

🐶 1. 函数使用注意事项:

  • 源字符串必须以 '\0' 结束。
  • 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。
  • 字符串不能自己给自己追加。

image.png

这里我们可以看到strcat函数从目标字符串最后的'\0'开始追加源头字符串。

🐶 1. strcat函数的模拟实现:

char* my_strcat(char* dest,const char*src)
{
   
   
    char* cur = dest;
    while (*cur)
    {
   
   
        cur++;
    }
    while (*cur++ = *src++);
    return dest;
}

我们应当先找到目标字符串最后的'\0'的位置,然后下面的步骤和strcpy函数的实现类似,将源头字符串一一拷贝到目标字符串的后面。

🥍1.1.4 strcmp(字符串比较)

image.png

🐶 1. 函数使用注意事项:

  • 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

image.png

🐶 2. strcpy函数的模拟实现

//模拟实现字符串比较函数strcmp
int my_strcmp(const char* s1,const char* s2)
{
   
   
    assert(s1 && s2);
    while (*s1 == *s2)
    {
   
   
        if (*s1 == '\0')
            return 0;
        s1++;
        s2++;
    }
    return *s1 - *s2;
}

对两个字符串逐个字符相比较(字符的大小按ASCII码值大小比较),若相等则比较下一个字符的大小,直到其中一个为'\0'为止,若两个字符相等且其中一个为'\0',则证明两个字符串相等,否则返回两个字符串的ASCII码值的差。

🏈1.2 长度受限制的字符串函数

🏉1.2.1 strncpy(字符串按字符个数拷贝)

image.png

🐶 函数使用注意事项:

  • 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

image.png

🏆1.2.2 strncat(字符串按字符个数追加)

image.png

🐶 函数使用注意事项:

  • strcat本质上是把目标字符串的’\0’与源字符串的元素交换实现的,当连接的是自己的时候,就会陷入死循环。
  • strncat有效的解决了上述问题,并且strncat()有一个不可或缺的优势,就是能够自由控制要增加的字符个数

image.png

🛶1.2.3 strncmp(比较两个字符串前n个字符的大小)

image.png

🐶 函数使用注意事项:

  • strncmp可用于比较两个字符串常量或比较数组和字符串常量,不能比较数字等其他形式的参数。
  • strcmp与strncmp都是用来比较字符串的,区别在于能否比较指定长度字符串,故要多传一个长度参数,这也使得strncmp比strcmp更加精细。

image.png

⚾️1.3 字符串查找函数

🎲1.3.1 strstr(在字符串中查找子串)

image.png

🐶 1. 函数使用注意事项:

  • str1是总串,str2是需要匹配的第一个子串位置,返回值为char * 类型。
  • 在使用或者处理strstr(str1,str2)返回值之前,切记不要对str1字符串进行更改,若要更改,应该等使用完返回值后再更改!

image.png

🐶 2. strstr函数的模拟实现:

//模拟实现strstr函数
char* my_strstr(const char* str1,const char* str2)
{
   
   
    char* s1 = str1;
    char* s2 = str2;
    char* cur = str1;
    if (*str2 == '\0')
        return str1;
    while (*cur)
    {
   
   
        s1 = cur;
        s2 = str2;
        if (*s1 == *s2)
            cur = s1;
        while ((*s1==*s2)&&*s1!='\0'&&*s2!='\0')
        {
   
   
            s1++;
            s2++;
        }
        if (*s2 == '\0')
            return (char*)cur;
        else
            cur++;
    }
    return NULL;
}

🎯1.3.2 strtok(字符串分割函数)

image.png

🐶 函数使用注意事项:

  • sep参数是个字符串,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,所以在使用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。

image.png

🥎1.4 错误信息报告函数

🥇1.4.1 strerror(错误码转换成错误信息)

image.png

🐶 函数使用注意事项:

  • strerror函数的作用就是将错误码给转化成错误信息。
  • 在C语言中有一条全局的错误码errno,在程序运行过程中,只要库函数调用失败,我们就会把此处产生的错误码放入变量errno中。
  • 返回值和参数:char * strerror ( int errnum );该函数的参数就是一个错误码,输入该错误码后,经函数内部处理,将该错误码转化成一条错误信息(类型是字符串)并将该错误信息(字符串)的地址返回。

image.png

🥈1.4.1 perror(错误信息打印输出函数)

image.png

🐶 函数使用注意事项:

  • perror( ) 用来将上一个函数发生错误的原因输出到标准设备(stderr)。参数 s 所指的字符串会先打印出,后面再加上错误原因字符串。
  • 在库函数中有个errno变量,每个errno值对应着以字符串表示的错误类型。
  • 当你调用\"某些\"函数出错时,该函数已经重新设置了errno的值。perror函数只是将你输入的一些信息和现在的errno所对应的错误一起输出。

image.png

🏐1.5 字符分类函数

🐶 函数使用注意事项:

当我们使用这些函数时,记得引头文件#include

image.png

这里我们以 isxdigit、islower、toupper和tolower函数为例:
image.png
image.png

💖2. 内存函数

❤️ 2.1 memcpy(内存拷贝函数)

image.png

🐶 1.函数使用注意事项:

  • 函数memcpy从source的位置开始向后复制num个字节的数据到destination的内存位置。
  • 这个函数在遇到 '\0' 的时候并不会停下来。
  • 如果source和destination有任何的重叠,复制的结果都是未定义的。

image.png

🐶 2.memcpy函数的模拟实现:

void* my_memcpy(void* dest, void* src, size_t num)
{
   
   
    void* ret = dest;
    assert(dest);
    assert(src);

    while(num--)
    {
   
   
        *(char*)dest = *(char*)src;
        dest = (char*)dest + 1;
        src = (char*)src + 1;
    }

    return ret;
}

🧡 2.2 memmove(内存拷贝函数可重叠)

image.png

🐶 1.函数使用注意事项:

  • 和memcpy的差别就是memmove函数处理的源内存块和目标内存块是可以重叠的。
  • 如果源空间和目标空间出现重叠,就得使用memmove函数处理。

image.png

🐶 2.memmove函数的模拟实现:

void* my_memmove(void* dest, void* src, size_t num)
{
   
   
    void* ret = dest;
    assert(dest);
    assert(src);

    if (dest < src)//前->后 拷贝
    {
   
   
        while(num--)
        {
   
   
            *(char*)dest = *(char*)src;
            dest = (char*)dest + 1;
            src = (char*)src + 1;
        }
    }
    else //后->前 拷贝
    {
   
   
        while (num--)
        {
   
   
            *((char*)dest + num) = *((char*)src + num);
        }
    }
    return ret;
}

💛 2.3 memcmp(内存比较函数)

image.png

🐶 函数使用注意事项:

  • 与strcpy相比,memcpy遇到'\0'不会结束,而是一定要拷贝完n个字节,所以要指定拷贝的数据长度
  • memcpy可以拷贝任何数据类型的对象,如果dest和src的指针类型不一样,也需要处理,不能直接++使地址自增
  • 如果ptr1本身就有数据,执行memcpy()之后会覆盖原有的数据,所以ptr1和ptr2所指向的内存区域不能有重叠
  • s1 > s2 —> 返回 >0 的值
    s1 = s2 —> 返回 =0 的值
    s1 < s2 —> 返回 <0 的值

image.png

💚 2.4 memset(内存设置函数)

image.png

🐶 函数使用注意事项:

  • 以字节为单位进行初始化,意味着它进行初始化时并不关心你要初始化的数组是什么类型
  • 使用格式为 memset(首地址,值,sizeof(地址总大小));

image.png

这里可以看到数组中的前两个元素的每一个字节都被改成了1。

3.结语

本篇博客主要带大家解析了C语言中的字符函数和内存函数,相信大家在看完之后一定有了更深的理解,如果觉得不错的话记得支持一下博主哦!我们下期见!
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