【进阶C语言】字符串与内存库函数认识与模拟实现(1)

简介: size_t为无符号整形,接受他的返回值的变量类型也应该为size_t函数参数就是字符指针类型。const为了修饰*str,防止原字符串的数据被修改。需要包含的头文件为:#include<string.h>

一、strlen函数

前言:求字符串长度函数

1.函数原型

image.png

size_t为无符号整形,接受他的返回值的变量类型也应该为size_t

函数参数就是字符指针类型。const为了修饰*str,防止原字符串的数据被修改。

需要包含的头文件为:#include<string.h>

2.库函数举

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
  char arr[] = "love you every day";
  size_t ret = strlen(arr);
  printf("%d\n",ret);
}

运行结果:

image.png

可以直接使用该函数去计算字符串的长度,该长度不包括\0。

3.模拟实现

我们也可以自己写代码来模拟该函数的功能,下面介绍三种方法。

(1)计数器

代码展示:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
size_t my_strlen(const char* str)
{
  int count = 0;
  while (*str)
  {
    count++;
    str++;
  }
  return count;
}
int main()
{
  char arr1[10] = "love you";
  size_t ret = my_strlen(arr1);
  printf("%zd\n", ret);
  printf("%d\n",ret);
  return 0;
}

运行结果:

image.png

思路:通过一个count变量,用来记录字符串的个数,遇到\0才停下。

知识点:因为ret的类型为size_t类型,所以打印该类型的格式需要用%zd。

(2)函数递归

代码:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int my_strlen(const char* str)
{
  if (*str == '\0')
    return 0;
  else
    return 1 + my_strlen(str + 1);
}
int main()
{
  char arr1[10] = "love you";
  size_t ret = my_strlen(arr1);
  printf("%zd\n", ret);
  return 0;
}

运行结果:

image.png

该方法利用了函数递归的思想,只要没遇到\0就一直递归下去;当遇到\0后便开始回溯。

(3)指针-指针

代码:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int my_strlen(const char* s)
{
  char* p = s;
  while (*p != '\0')
  {
    p++;
  }
  return p - s;
}
int main()
{
  char arr1[10] = "love you";
  size_t ret = my_strlen(arr1);
  printf("%zd\n", ret);
  return 0;
}

运行结果:

image.png

通过两个指针,一个指向字符串末端,一个指向首元素,他们之差就是字符串的个数,也就是字符串的长度。

二、strcpy与strncpy函数

前言:字符串拷贝函数

1.函数原型

image.png

参数意义:把第二个参数的(所有)数据拷贝到第一个参数里面。

const依旧是保护第二个参数所指向的字符串数据不被修改。

2.库函数使用

代码:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
  char arr1[20] = { 0 };
  char arr2[12] = "like apple";
  char* ret=strcpy(arr1,arr2);
  printf("%s\n",ret);
    printf("%s\n", arr1);
}

运行结果:

image.png

使用细节把控:

1.目标空间(第一个参数所指向的数组)的空间要足够大,否则拷贝后容易溢出。

2.原字符串必须包含\0,用来作为字符串结束的标志。

3.若是需要用变量来接受strcpy函数的返回值,该变量的类型为字符指针类型(char*)。

其他细节:

image.png

经过这样的操作之和,arr2中的值是不会变的;但是arr1中的值变成了:like you\0##,因为中间有\0,所以打印的时候只会显示它前面的内容。

3.模拟实现

代码展示:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
char* my_strcpy(char* dest, const char* src)//注意这里的格式
{
  char* ret = dest;//记录目标空间的起始地址,等下用来返回
  assert(dest != NULL);
  assert(src != NULL);//这两步断言操作,避免传入空指针
  while ((*dest++ = *src++))//先解引用操作再++,一个个数据拷贝
  {
    ;
  }
  return ret;
}
int main()
{
  char arr1[20] = { 0 };
  char arr2[10] = "love you";
  my_strcpy(arr1,arr2);//正常传参
  printf("%s\n", arr1);
  return 0;
}

1.从第一个数据往后拷贝,直到遇见\0。

2.assert为断言操作,若指针为空,会直接结束程序的运行;使用时需要包含#include<assert.h>的头文件。

4.strncpy函数

(1)函数原型

image.png

1.该函数就是在strcpy函数的基础上多了一个参数。

2.多一个参数的作用是可以控制拷贝数据的个数。

(2)使用

代码:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
  char arr1[20] = { 0 };
  char arr2[10] = "love you";
  strncpy(arr1,arr2,4);
  printf("%s\n", arr1);
  return 0;
}

运行结果:

image.png

1.参数num的意义是指定字符的个数。

2.该函数暂时不实现模拟。(*)

三、strcmp与strncmp函数

前言:字符串比较函数

1.函数原型

image.png

(1)返回值解析

image.png

1.返回值为整形类型。会返回>0、<0或=0的值。

2.第一个字符>第二个字符(ASLII值),则会返回>0的数字。

3.第一个字符<第二个字符,则会返回<0的数字。

4.第一个字符=第二个字符,则会返回0。


(2)如何比较


1.第一个字符串的第一个字符与第一个字符串的第二个字符比较

2.若第一个比较不出来,则往后,直到比较完。

3.若是a与b前面的字符都相同,此时a结束了,但是b后面还有字符,则b字符串大。


2.strcmp函数使用

代码:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
  char arr1[] = "abcdef";
  char arr2[] = "abcdddd";
  int ret = strcmp(arr1,arr2);
  printf("%d\n",ret);
}

运行结果:

image.png

1. 很明显,第四个字符e>d,所以第一个字符大,返回一个>0的数字。该环境为vs2022,默认返回1或-1

2.使用该库函数也需要包含#include<stdio.h>的头文件

3.strcmp模拟实现

代码:

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
int my_strcmp(const char* str1,const char* str2)
{
  assert(str1&&str2);
  while (*str1==*str2)
  {
    if (*str1 == '\0')
      return 0;
    //必须在外头++,否则无法判断长短
    str1++;
    str2++;
  }
  return *str1 - *str2;
}
int main()
{
  char arr1[20] = "love myself";
  char arr2[10] = "love you";
  int ret = my_strcmp(arr1,arr2);
  if (ret > 0)
    printf("arr1>arr2\n");
  else if (ret == 0)
    printf("arr1==arr2\n");
  else
    printf("arr1<arr2\n");
  return 0;
}

运行结果:

image.png

因为我们的目的只是比较两个字符串,所以加const修饰,防止修改其内容。

4.strncmp函数

(1)函数原型

image.png

1.与strcmp函数相比,strncmp函数同样多了一个参数。

2.该参数的单位是字符个数,可以指定比较字符的数目。

(2)例题代码

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
  char arr1[] = "abcdefg";
  char arr2[] = "abcdfff";
  int ret = strncmp(arr1,arr2,5);
  int tmp = strncmp(arr2,arr1,5);
  printf("%d\n%d",ret,tmp);
  return 0;
}

运行结果:

image.png

可以指定前面的多少位字符比较

模拟实现暂时不实现(*)

四、strcat函数

前言:字符追加函数

1.函数原型

image.png

函数目的:把第二个数组(一参数)的数据加在第一个数组(二参数)的末尾,实现链接

2.strcat函数的使用

代码:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
  char arr1[20] = "love ";
  char arr2[15] = "Only to you";
  strcat(arr1, arr2);
  printf("%s\n", arr1);
  return 0;
}

运行结果:

image.png

1.原本arr1中的内容为love,当把arr2中的内容追加到arr1末尾后,arr1中的内容变成了love Only to you;这就是该函数的用法

2.使用同样需要包含头文件#include<stdio.h>

3.第一个数组的空间足够大,第二个数组有\0


3.strcat模拟实现

代码:

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
char* my_strcat(char* str1,const char* str2)
{
  assert(str1&&str2);
  //1.找arr1末尾
  while (*str1 != '\0')
  {
    str1++;
  }
  //2.追加数据
  while (*str2!='\0')
  {
    //*str1的值需要修改,*str2则不需要
    *str1 =*str2;
    str1++;
    str2++;
  }
  return NULL;
}
int main()
{
  char arr1[20] = "love ";
  char arr2[15] = "Only to you";
  my_strcat(arr1, arr2);
  printf("%s\n",arr1);
  return 0;
}

1.该函数的模拟分为两步:找到第一个数组的末端和把第二个数组的内容追加在第一个数组的末端

2.要求第一个数组的空间足够大,第二个字符串要有\0

4.strncat函数

(1)函数原型

image.png

比strcat函数多了一个参数,用来指定追加的数据元素个数

(2)函数使用

代码:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
  char arr1[20] = "abcd";
  printf("%s\n",arr1);
  char arr2[10] = "efghijk";
  strncat(arr1,arr2,2);
  printf("%s",arr1);
}

运行结果:

image.png

五、strstr函数

前言:找字符串的子集

1.函数原型

image.png

1.函数目的:在第一个字符串里面找第二个字符串,第二个字符串相当于第一个字符串的子集。

2.如果找到了,那就返回:第一个字符串里面子集的首地址

3.需要包含#include<stdio.h>文件

2.strstr函数使用

代码:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
  char arr1[] = "abcdefgh";
  char arr2[] = "cde";
  char* ret=strstr(arr1, arr2);
  if (ret != NULL)
  {
    printf("%s\n", ret);
  }
  else
    printf("找不到\n");
}

运行结果:

image.png

1.接收返回值后,需要判断是否为空

2.需要包含头文件#include<stdio.h>

3.模拟实现strstr

代码:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
const char* my_strstr(const char* str1,const char* str2)
{
  assert(str1&&str2);//检测指针是否为空
  const char* s1;//遍历str1
  const char* s2;//遍历str2
  const char* cp;//定义返回指针
  cp = str1;
  while (*cp)
  {
    s1 = cp;//不相等一次,cp++
    s2 = str2;//只要不相等,s2从头开始
    while (*s1==*s2&&*s1&&*s2)
    {
      s1++;
      s2++;
    }
    if (*s2 == '\0')
      return cp;
    cp++;
  }
  return NULL;
}
int main()
{
  char arr1[] = "abbbcefg";
  char arr2[] = "bbc";
  char* ret = my_strstr(arr1,arr2);
  if (ret == NULL)
    printf("找不到\n");
  else
    printf("%s\n",ret);
  return 0;
}

1.需要定义五个指针

2.两个指针分别记录两个字符串的首位置

3.第三个指针用来找到子集后,记录子集的首地址,作为返回值返回

4.第四、第五个指针用来遍历两个字符串的内容,并且比对是否相同

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