C语言:字符函数和字符串函数

简介: C语言:字符函数和字符串函数

   

                                             创作不易,友友们给个三连吧!!

     编程中我们经常遇到需要处理字符和字符串的情况,为了能够让我们更加方便地操作,C语言标准库提供了一系列相关的库函数 。

一、字符分类函数

C语⾔中有⼀系列的函数是专⻔做字符分类的,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

这些函数的使用方法都十分类似,比如说:

int islower ( int c );

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。(其他字符分类函数也是如此)

例题:写⼀个代码,将字符串中的小写字⺟转⼤写,其他字符不变。

int main()
{
  char str[100] = {0};
  gets(str);//从键盘输入一个字符串放进str数组中
  char c;
  int i = 0;
  while (str[i])
  {
    c = str[i];
    if (islower(c))
      c -= 32;//小写字母转大写字母
    putchar(c);//将字符打印出来
    i++;
  }
  return 0;
}

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,我们将⼩写转⼤写,是-32完成的效果,有了转换函数,就可以直接使⽤ tolower 函 数。

int main()
{
  char str[100] = { 0 };
  gets(str);//从键盘输入一个字符串放进str数组中
  char c;
  int i = 0;
  while (str[i])
  {
    c = str[i];
    if (islower(c))
      c =toupper(c);//小写字母转大写字母
    putchar(c);//将字符打印出来
    i++;
  }
  return 0;
}

三、strlen的使用和模拟实现

字符串相关函数的头文件string.h

strlen即string length(计算字符串的长度)

size_t strlen ( const char * str );

3.1 使用的注意事项

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,如果没有,就可能会出现越界访问,会返回一个随机值。

int main()
{
  char str[] = { 'a','b','c' };
  strlen(str);
  printf("%zd", strlen(str));
}

运行结果:42 (属于随机值)

3、注意函数的返回值为size_t,是⽆符号的(占位符是%zd)

易错点:利用strlen的返回值相减

int main()
{
  char str1[] = "ab";
  char str2[] = "abc";
  if (strlen(str1) - strlen(str2) > 0)
    printf("大于\n");
  else 
    printf("小于\n");
}

输出结果:大于

按照我们的理解,str1的长度是2,str2的长度是3,为什么结果会是大于?

就是因为strlen的返回值是无符号整形,虽然2-3=-1但是不加以转换的话,会被当成无符号数,所以对应的值也是正数,如果这里想这么用的话,就必须把strlen的返回值强制类型转化成int类型才能算。

int main()
{
  char str1[] = "ab";
  char str2[] = "abcdefg";
  if ((int)strlen(str1) -(int) strlen(str2) > 0)
    printf("大于\n");
  else 
    printf("小于\n");
}

3.2 strlen的模拟实现

3.2.1 计数器方式

size_t my_strlen1(const char* str)
{
  size_t count = 0;
  assert(str);//确保传的不是空指针
  while (*str)//遇到\0停止
  {
    count++;
    str++;
  }
  return count;
}

3.2.2 指针-指针方式

size_t my_strlen2(const char* str)
{
  assert(str);//确保传的不是空指针
  char* p = str;//用来遍历
  while (*p)
    p++;
  return p - str;//指针减指针得到中间的元素个数
}

3.2.3 不能创建临时变量(使用递归)

size_t my_strlen3(const char* str)
{
  assert(str);//确保传的不是空指针
  //比如“abcdef”的长度 可以拆成1+“bcdef” 再拆成1+1+“cdef”…………
  if (*str == '\0')
    return 0;
  else
    return 1 + my_strlen3(str + 1);
}

3.3 size_t和unsigned int的区别

1、size_t大小不固定,取决于操作系统(在32位环境中,是4个字节,在64位环境中是8个字节)。unsigned int通常4个字节

2、“size_t”用于存储对象的大小,而“unsigne int”用于存储整数值

四、strcpy的使用和模拟实现

strcpy即string copy(字符串的拷贝)

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

      destination是目标字符串,source是源字符串,strcpy的作用是将源字符串拷贝到目标字符串,并返回指向新的目标字符串的指针

4.1 使用的注意事项

1、 源字符串必须以 '\0' 结束。

2、会将源字符串中的 '\0' 拷⻉到⽬标空间。

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。

4.2 strcpy的模拟实现

char* my_strcpy(char* des, const char* src)
{
  char* ret = des;//记录返回值
  assert(des && src);//确保没有传NULL指针
  while (*des++ = *src++)
//++优先于*,但是后置加加是先使用完再++,所以实际上还是相当于src解引用的元素,知道src解引用出\0,循环正好停止
    ;//空语句
  return ret;
}

五、strcat的使用和模拟实现

strcat即string concatenate(字符串连接)

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

     destination是目标字符串,source是源字符串,strcat的作用是将源字符串连接到目标字符串后面,并返回指向新的目标字符串的指针。

5.1 使用的注意事项

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。

5、不能自己给自己追加!(易错),会造成死循环,没有尽头

     因为strcat的实现方法是将源字符串从目标字符串的\0开始拷贝(会覆盖\0),如果两个参数都是传同一个字符串,就会造成永远找不到\0,造成死循环

5.2 strcat的模拟实现

char* my_strcat(char* des, const char* src)
{
  char* ret = des;//记录返回值
  assert(des && src);//确保没有传NULL指针
  //因为是从目标字符串的\0开始连接的,所以要先找到目标字符串的/0
  //然后再逐个拷贝源字符串的内容
  while (*des)
    des++;
  while (*des++ = *src++)
    ;
  return ret;
}

六、strcmp的使用和模拟实现

strcmp即string compare(字符串比较)

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

6.1 使用的注意事项

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

4、比较字符串的方法:⽐较两个字符串中对应位置上字符ASCII码值的⼤⼩,小的字符所在的字符串小于另一个字符串。

6.2 strcmp的模拟实现

int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
  assert(str1 && str2);//确保没有传NULL指针
  while (*str1 == *str2&&str1!='\0')
//当两个指向的字符相等时或者str1和str2还没等于\0的时候
  {
    //迭代
    str1++;
    str2++;
  }
  //当两个指向的字符不相等时
  return *str1 - *str2;//大于0返回正数,小于0返回负数
}

七、strncpy的使用和模拟实现

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

相比较于strcpy,可以拷贝源字符串中指定个数的字符

7.1 使用的注意事项

1、拷⻉num个字符从源字符串到⽬标空间。

2、如果源字符串的⻓度⼩于num,则拷⻉完源字符串之后,在⽬标的后边追加0,直到num个。

7.2 strncpy的模拟实现

char* my_strncpy(char* des, const char* src, size_t num)
{
  char* ret = des;//记录返回值
  assert(des && src);//确保没有传NULL指针
  while (num)
  {
    if (src)//如果src不是\0,则继续拷贝
      *des = *src;
    else//如果src已经走到\0了,循环还没结束,就追加/0,直到num个
      *des = '\0';
    //迭代
    des++;
    if(src)//如果已经到\0了,不能再++了,否则越界
    src++;
    num--;
  }
  return ret;
}

八、strncat的使用和模拟实现

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

想比较于strcat,可以追加源字符串的指定个数的字符

8.1 使用的注意事项

1、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

2、如果source 指向的字符串的⻓度⼩于num的时候,只会将字符串中到 \0 的内容追加destination指向的字符串末尾

8.2 strncat的模拟实现

char* my_strncat(char* des, const char* src, size_t num)
{
  char* ret = des;//记录返回值
  assert(des && src);//确保没有传NULL指针
  //des要先走到\0的位置
  while (*des)
  {
    des++;
  }
  //从des的\0出开始追加src
  while (num&&src!='\0')//src会先走到\0,此时就跳出循环
  {
    //拷贝
    *des = *src;
    //迭代
    des++;
    src++;
    num--;
  }
  //num个元素拷贝完成,则给结尾补上\0
  *des = '\0';
  return ret;
}

九、strncmp的使用和模拟实现

int strncmp ( const char * str1, const char * str2, size_t num );

相比较于strcmp,可以指定最多比较num个字母

9.1 使用的注意事项

     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.

9.2 strncmp的模拟实现

int my_strncmp(const char* str1, const char* str2, size_t num)
{
  assert(str1 && str2);//确保没有传NULL指针
  if(num==0)//如果传的是0,那么结果就是返回0
    return 0;
  while (--num&&*str1==*str2&&*str1!='\0')
    //当num变成0的时候或者两个指向的字符相等时或者str1和str2还没等于\0的时候 
  {
    //迭代
    str1++;
    str2++;
  }
  return *str1-*str2;
}

十、strstr的使用和模拟实现

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

10.1 使用的注意事项

1、函数返回字符串str2在字符串str1中第⼀次出现的位置

2、字符串的⽐较匹配不包含 \0 字符,以 \0 作为结束标志

10.2 strstr的模拟实现

char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
  assert(str1 && str2);//确保不传NULL进来
  char* cur = str1;//cur用来记录遍历点
  char* s1 = NULL, * s2 = NULL;//s1用来遍历字符串1,s2用来遍历字符串2
  if (*str2 == '\0')//库的strstr函数规定如果要找的是空字符串,那么返回str1
  {
    return (char*)str1;//返回值是char*,要强转
  }
  while (*cur)
  {
    s1 = cur;
    s2 = str2;
    while (*s1 == *s2&&*s1&&*s2)//当循环第一次找到第一个字符是相等的,开始确认是不是我们要找的字符串
      //找到的情况:
      // 1、*s1和*s2都是\0,
      // 2、*s2是\0
      // 没找到的情况:
      // 1、*s1!=*s2
      // 2、*s1是\0,但是*s2不是\0
    {
      s1++;
      s2++;
    }
    //跳出循环后,判断s2是否走到\0
    if (*s2 == '\0')
      return cur;
    //迭代
    cur++;
  }
  return NULL;
}

十一、strtok函数的使用

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

1、sep参数指向⼀个字符串,定义了⽤作分隔符的字符集合

2、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。

3、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⻉的内容 并且可修改。)

4、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。

5、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。

6、如果字符串中不存在更多的标记,则返回 NULL 指针。

使用方法

int main()
{
  char arr[] = "xiaochen@163.com";
  //使用strtok会改变需分割字符串的内容,所以最好用拷贝的数据分割
  char *str = NULL;
  char* sep = "@.";
  for (str = strtok(arr, sep); str != NULL; str = strtok(NULL, sep))
//for循环的书写恰好满足strtok,因为只有第一次(初始化)传str,
//然后就一直传NULL(累加条件),直到str变成NULL(结束条件)
    printf("%s\n", str);
  return 0;
}

     这里我们可以发现c语言库里的strtok函数里面应该有个静态变量, 他调用完后并不会被销毁,所以我们后面传NULL过去的时候他仍然能记住保存的位置在哪里

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面的变量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,就会讲对应的错误码,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。

12.1 使用举例

int main ()
{
 FILE * pFile;
 pFile = fopen ("unexist.ent","r");
 if (pFile == NULL)
 printf ("Error opening file unexist.ent: %s\n", strerror(errno));
 return 0;
}

输出结果:Error opening file unexist.ent: No such file or directory

12.2 perror和strerror的区别

perror函数是打印完参数部分的字符串后,再打印一个冒号和一个空格,然后再打印错误信息。

int main ()
{
 FILE * pFile;
 pFile = fopen ("unexist.ent","r");
 if (pFile == NULL)
 perror("Error opening file unexist.ent");
 return 0;
}

输出结果:Error opening file unexist.ent: No such file or directory

使用场景的不同:

perror函数不需要error.h的头文件就可以直接打印储存在erron这个全局变量的错误信息,相对比较好用,但是也比较粗暴,会直接打印在屏幕上。

strerror函数需要使用error.h的头文件,因为传参传的是erron这个变量,他比较不粗暴,是暂时将该错误信息存储起来,我们可以把它写进文件里,也可以先记录但是暂时不打印,比较灵活。

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