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【C语言】字符函数，字符串函数，内存函数

2024-07-19 29
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简介： C语言中的字符串函数和内存函数

​

1. 字符函数

1.1 字符分类函数

字符分类函数的头文件为ctype.h

具体用法可以看这个：https://legacy.cplusplus.com/reference/cctype/
image.png

1.2 字符转换函数

字符转换函数的头文件也为ctype.h

1.2.1 tolower（将大写字母转化为小写字母）

函数原型：
image.png

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<ctype.h>

int main() {
   
    char ch = 'B';
    char new_ch = tolower(ch);
    printf("%c", new_ch);
    return 0;
}

image.png

1.2.2 toupper（将小写字母转化为大写字母）

函数原型：
image.png

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<ctype.h>

int main() {
   
    char ch = 'b';
    char new_ch = toupper(ch);
    printf("%c", new_ch);
    return 0;
}

image.png

2. 字符串函数

字符串输入函数和字符串输出函数的头文件均为stdio.h

其它的字符串函数头文件一般为string.h

2.1 字符串输入函数

2.1.1 gets()

函数原型：
image.png

gets() 函数的功能是从输入缓冲区中读取一个字符串存储到字符指针变量 str 所指向的内存空间。缓冲区（Buffer）又称为缓存（Cache），是内存空间的一部分。有时候，从键盘输入的内容，或者将要输出到显示器上的内容，会暂时进入缓冲区，待时机成熟，再一股脑将缓冲区中的所有内容“倒出”，我们才能看到变量的值被刷新，或者屏幕产生变化。

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>

int main() {
   
    char str[30];
    gets(str);
    puts(str);
    return 0;
}

image.png

但是这个函数在C或C++不可再用（自C11和C++14起），因为不安全

（不过在实际做题中，我发现有些oj上还是能用的~）
image.png

2.1.2 fgets()

因为前面说了gets()函数不安全，在新版C++已经不可再用，所以fgets()用来替代gets()。

但注意fgets()不会删除行末的回车字符
image.png

fgets()函数是C语言中的一个输入函数，用于从标准输入（例如键盘）读取一行字符串。

函数原型：
image.png

fgets()的作用是读取一行字符并存储到指定的字符串缓冲区中，直到读取到换行符或者达到指定的最大字符数（包括换行符）为止。

其中，str是指向存储读取字符串的缓冲区的指针，num是缓冲区的大小，stream是要读取的文件流（通常使用stdin表示标准输入）。

fgets函数返回指向存储读取字符串的缓冲区的指针，如果读取成功，则返回值与str相同，如果出现错误或者到达文件末尾，则返回NULL。

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>

int main() {
   
    char str[30];
    fgets(str,30,stdin);
    puts(str);
    return 0;
}

image.png

2.2 字符串输出函数 puts()

函数原型：
image.png

image.png

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>

int main() {
   
    char str[30] = "hello world";
    puts(str);
    return 0;
}

image.png

2.3 字符串求长度函数 strlen

函数原型：
image.png

注意事项：

  1. 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' )    。
  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。

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>

int main() {
   
    char str[30] = "abcdef";
    printf("%d\n", strlen(str));
    return 0;
}

image.png

strlen的模拟实现

size_t my_strlen(const char* str)
{
   
    assert(str);
    int cnt = 0;
    while (*str!='\0')
    {
   
        cnt++;
        str++;
    }
    return cnt;
}

2.4 长度不受限制的字符串函数

2.4.1 字符串复制函数 strcpy

函数原型：
image.png

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. 目标空间必须可变。

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main() {
   
    char str1[30] = {
    0 };
    char str2[30] = "abcdef";
    strcpy(str1, str2);
    printf("%s\n",str1);
    return 0;
}

image.png

strcpy的模拟实现

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

2.4.2 字符串连接函数 strcat

函数原型：
image.png

注意事项：

  1. 源字符串必须以 '\0' 结束。

  2. 目标空间必须有足够的大，能容纳下源字符串的内容。

  3. 目标空间必须可修改。

  4. 字符串不能自己追加自己

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main() {
   
    char str1[30] = "hello ";
    char str2[30] = "world";
    printf("%s\n",strcat(str1,str2));
    return 0;
}

image.png

strcat的模拟实现

char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{
   
    assert(dest && src);
    char* ret = dest;
    while (*dest!='\0')
        dest++;
    while (*dest++ = *src++)
    {
   
        ;
    }
    return ret;
}

2.4.3 字符串比较函数 strcmp

函数原型：
image.png

标准规定：
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。

我们结合下图就能很直观理解上面的标准规定~
image.png

用法示例：

情况一：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main() {
   
    char str1[30] = "above";
    char str2[30] = "about";
    printf("%d\n",strcmp(str1,str2));
    return 0;
}

image.png

情况二：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main() {
   
    char str1[30] = "About";
    char str2[30] = "about";
    printf("%d\n",strcmp(str1,str2));
    return 0;
}

image.png

情况三：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main() {
   
    char str1[30] = "about";
    char str2[30] = "about";
    printf("%d\n",strcmp(str1,str2));
    return 0;
}

image.png

strcmp的模拟实现

int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
   
    assert(str1 && str2);
    while (*str1 == *str2)
    {
   
        if (*str1 == '\0')
            return 0;
        str1++;
        str2++;
    }
    if (*str1 > *str2) return 1;
    else return -1;
}

2.5 长度受限制的字符串函数

2.5.1 strncpy

函数原型：
image.png

注意事项：

  1. 拷贝num个字符从源字符串到目标空间。

  2. 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。

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main() {
   
    char str1[30] = "abcdef";
    char str2[30] = "xxxxxxxxxxxxxx";
    strncpy(str1, str2, 4);
    printf("%s\n", str1);
    return 0;
}

2.5.2 strncat

函数原型：
image.png

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main() {
   
    char str1[30] = "hello ";
    char str2[30] = "worldxxxxxx";
    strncat(str1, str2, 5);
    printf("%s\n", str1);
    return 0;
}

image.png

2.5.3 strncmp

函数原型：
image.png

逐个比较两个字符串字符的ASCII码值，直到出现不一样的字符或者一个字符串结束或者num个字符全部比较完。
image.png

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main() {
   
    char str1[30] = "abc";
    char str2[30] = "abcdef";
    char str3[30] = "aba";
    printf("%d\n", strncmp(str1, str2, 3));
    printf("%d\n", strncmp(str1, str2, 4));
    printf("%d\n", strncmp(str1, str3, 5));
    return 0;
}

image.png

2.6 字符串查找函数 strstr

函数原型：
image.png

strstr函数的作用是在字符串str1中查找是否含有字符串str2的子串，如果存在，返回str2在str1中第一次出现的地址；否则返回空指针NULL。

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main() {
   
    char str1[30] = "abcdef";
    char str2[30] = "abc";
    if (strstr(str1, str2))
        printf("找到了\n");
    else
        printf("找不到\n");
    return 0;
}

image.png

strstr的模拟实现

char* my_strstr(char* str1, char* str2)
{
   
    assert(str1 && str2);
    char* cp = str1;
    char* s1 = cp;
    char* s2 = str2;
    if (str2 == '\0')
        return str1;
    while (*cp)
    {
   
        s1 = cp;
        s2 = str2;
        while (*s1 && *s2 && *s1 == *s2)
        {
   
            s1++;
            s2++;
        }
        if (*s2 == '\0')
            return cp;
        cp++;
    }
    return NULL;
}

2.7 字符串分割函数 strtok

strtok函数的作用是将一个字符串按照指定的分隔符进行分割，并返回分割后的子字符串。

函数原型：
image.png

注意事项：

  1. sep参数是个字符串，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贝的内容
    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。

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main() {
   
    char str[] = "Hello, world! How are you today?";
    char delim[] = " ,!?"; // 分隔符包括空格、逗号和感叹号

    // 使用第一次调用strtok函数
    char* token = strtok(str, delim);

    // 循环调用strtok函数以获取每个子字符串
    while (token != NULL) {
   
        printf("%s\n", token);
        token = strtok(NULL, delim);
    }

    return 0;
}

以上代码将输入字符串"Hello, world! How are you today?"按照空格、逗号和感叹号作为分隔符，将其分割成多个子字符串，并依次打印每个子字符串。输出结果如下：
image.png

注意：在整个循环过程中，使用NULL作为第一个参数，以便继续分割原字符串。这样可以依次获取每个子字符串。

2.8 错误处理函数 strerror

strerror的作用是根据给定的错误代码返回相应的错误描述字符串。

具体而言，strerror函数接受一个整数参数errno作为输入，该参数代表了一个错误代码。函数会根据给定的错误代码查找对应的错误描述字符串，并将其返回。

函数原型：
image.png

用法示例：

示例一：

下面代码是将错误码0~9所对应的错误信息给打印出来：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>

int main()
{
   
    int i = 0;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
   
        printf("%d:%s\n", i, strerror(i));
    }
    return 0;
}

image.png

示例二：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include <errno.h>

int main() {
   
    FILE* file = fopen("nonexistent.file", "r");

    if (file == NULL) {
   
        int error_code = errno;
        const char* error_msg = strerror(error_code);
        printf("Failed to open file: %s\n", error_msg);
    }
    else {
   
        // 文件打开成功，继续其他操作
        // ...
        fclose(file);
    }

    return 0;
}

以上代码尝试打开一个名为"nonexistent.file"的文件，如果文件打开失败，则获取对应的错误代码，并使用strerror函数获取错误描述字符串，最后将错误描述字符串打印出来。输出结果类似于：
image.png

需要注意的是，strerror函数返回的错误描述字符串可能是静态分配的，多次调用strerror函数可能会覆盖之前的结果。因此，建议尽量将结果保存在变量中，而不是直接在printf等函数中使用strerror函数。

3. 内存函数

内存函数的头文件一般也为string.h

3.1 memcpy

memcpy函数作用是将指定长度的内存块从源地址复制到目标地址。

也就是说，memcpy函数用来处理不重叠的内存拷贝。

函数原型：
image.png

注意事项：

  1. 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。

  2. 这个函数在遇到 '\0' 的时候并不会停下来。

  3. 如果source和destination有任何的重叠，复制的结果都是未定义的。

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>

int main() {
   
    int arr1[] = {
    1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    int arr2[20] = {
    0 };
    //将arr1中的内容，拷贝到arr2中
    memcpy(arr2, arr1, 40);
    for (int i = 0; i < 20; i++)
        printf("%d ", arr2[i]);
    return 0;
}

image.png

memcpy的模拟实现 

void* my_memcpy(void* dest, const void* src, size_t num) //num单位是字节
{
   
    void* ret = dest;
    assert(src && dest);
    while (num--)
    {
   
        *(char*)dest = *(char*)src;
        dest = (char*)dest + 1;
        src = (char*)src + 1;
    }
    return ret;
}

3.2 memmove

memmove函数作用是将指定长度的内存块从源地址移动到目标地址，允许源和目标内存块重叠。

也就是说，memmove函数用来处理重叠内存拷贝。

函数原型：
image.png

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>

int main()
{
   
    int arr1[] = {
    1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    memmove(arr1 + 2, arr1, 20);
    for (int i = 0; i < 10; i++)
        printf("%d ", arr1[i]);
    return 0;
}

image.png

memmove的模拟实现：

void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num) //num单位是字节
{
   
    void* ret = dest;
    assert(dest && 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;
}

3.3 memset

memset函数作用是将指定长度的内存块填充为指定的值。

函数原型：
image.png

用法示例：

示例一：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>


int main()
{
   
    int arr[5];
    memset(arr, 0, sizeof(arr));
    for (int i = 0; i < 5; i++)
        printf("%d ", arr[i]);
    return 0;
}

image.png

数组arr的所有元素都将被设置为0。

示例二：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main(){
   
    char arr[] = "hello world";
    memset(arr + 1, 'x', 4); //以字节为单位设置的
    printf("%s\n", arr);
    return 0;
}

image.png

3.4 memcmp

memcmp的作用是比较两个内存块的内容。

函数原型：
image.png

注意事项：

比较从ptr1和ptr2指针开始的num个字节
image.png

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main(){
   
    int arr1[] = {
    1,2,1,4,5,6 };
    int arr2[] = {
    1,2,257 };
    int ret = memcmp(arr1, arr2, 10);
    printf("%d\n", ret);
    return 0;
}

image.png

3. 总结

到这里，我们就介绍完了C语言中的字符函数，字符串函数和内存函数。有什么问题欢迎在评论区讨论。如果觉得文章有什么不足之处，可以在评论区留言。如果喜欢我的文章，可以点赞收藏哦！

​

文章标签：
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关键词：
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内存函数
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c语言字符内存
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