1.字符函数

在 C 语言中，字符分类函数主要定义在<ctype.h>头文件中，这些函数可以用来判断一个字符是否属于特定的字符类别，下面为你详细介绍一些常用的字符分类函数：

1.1 iscntrl

• 功能：判断一个字符是否为控制字符，控制字符是 ASCII 码表中 0 - 31 以及 127 的字符，一般不显示为可见字符，用于控制设备等特定功能。
• 原型：int iscntrl(int c);，参数c为要检查的字符，其值通常为unsigned char类型或EOF。
• 返回值：若c是控制字符，返回非零值（真）；否则返回 0（假）。

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>int main() {char testChar = '\n';if (iscntrl(testChar)) {printf("%c 是控制字符\n", testChar);} else {printf("%c 不是控制字符\n", testChar);}return 0;
}

1.2 isspace

• 功能：判断一个字符是否为空白字符，空白字符包括空格、换页符（\f）、换行符（\n）、回车符（\r）、水平制表符（\t）、垂直制表符（\v）。
• 原型：int isspace(int c);，参数c为待检查字符。
• 返回值：若c是空白字符，返回非零值（真）；否则返回 0（假）。
• 示例代码：

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>int main() {char testChar = ' ';if (isspace(testChar)) {printf("%c 是空白字符\n", testChar);} else {printf("%c 不是空白字符\n", testChar);}return 0;
}

1.3 isdigit

• 功能：检查一个字符是否为十进制数字（0 - 9）。
• 原型：int isdigit(int c);，c为要判断的字符。
• 返回值：如果c是 0 - 9 中的数字字符，返回非零值（真）；否则返回 0（假）。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <ctype.h>int main() {char testChar = '5';if (isdigit(testChar)) {printf("%c 是十进制数字\n", testChar);} else {printf("%c 不是十进制数字\n", testChar);}return 0;
  }

1.4 isxdigit

• 功能：判断一个字符是否为十六进制数字，包括 0 - 9、小写字母 a - f、大写字母 A - F。
• 原型：int isxdigit(int c);，参数c为需要检测的字符。
• 返回值：若c是十六进制数字字符，返回非零值（真）；否则返回 0（假）。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <ctype.h>int main() {char testChar = 'A';if (isxdigit(testChar)) {printf("%c 是十六进制数字\n", testChar);} else {printf("%c 不是十六进制数字\n", testChar);}return 0;
  }

1.5 islower

• 功能：检测一个字符是否为小写字母（a - z）。
• 原型：int islower(int c);，c是要检查的字符。
• 返回值：如果c是小写字母，返回非零值（真）；否则返回 0（假）。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <ctype.h>int main() {char testChar = 'b';if (islower(testChar)) {printf("%c 是小写字母\n", testChar);} else {printf("%c 不是小写字母\n", testChar);}return 0;
  }

1.6 isupper

• 功能：判断一个字符是否为大写字母，即 A - Z。与islower类似，在进行字母大小写转换等操作时会用到。
• 头文件：#include <ctype.h>
• 返回值：若字符是大写字母，返回非零值（真）；否则返回 0（假）。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <ctype.h>int main() {char c1 = 'C';char c2 = 'c';printf("字符 %c 是否为大写字母: %d\n", c1, isupper(c1));printf("字符 %c 是否为大写字母: %d\n", c2, isupper(c2));return 0;
  }

1.7 isalpha

• 功能：检测一个字符是否为字母（a - z 或 A - Z）。
• 原型：int isalpha(int c);，c为待检测字符。
• 返回值：如果c是字母，返回非零值（真）；否则返回 0（假）。
• 示例代码：

• #include <stdio.h>
  #include <ctype.h>int main() {char testChar = 'd';if (isalpha(testChar)) {printf("%c 是字母\n", testChar);} else {printf("%c 不是字母\n", testChar);}return 0;
  }

1.8 isalnum

• 功能：判断一个字符是否为字母或数字（a - z、A - Z、0 - 9）。
• 原型：int isalnum(int c);，c为要检查的字符。
• 返回值：若c是字母或数字，返回非零值（真）；否则返回 0（假）。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <ctype.h>int main() {char testChar = 'e';if (isalnum(testChar)) {printf("%c 是字母或数字\n", testChar);} else {printf("%c 不是字母或数字\n", testChar);}return 0;
  }

1.9  ispunct

• 功能：检测一个字符是否为标点符号，即不属于数字或字母的可打印图形字符。
• 原型：int ispunct(int c);，参数c为要检测的字符。
• 返回值：如果c是标点符号，返回非零值（真）；否则返回 0（假）。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <ctype.h>int main() {char testChar = '.';if (ispunct(testChar)) {printf("%c 是标点符号\n", testChar);} else {printf("%c 不是标点符号\n", testChar);}return 0;
  }

1.10 isgraph

• 功能：判断一个字符是否为图形字符（除空格之外的可打印字符，包含字母、数字、标点符号等）。
• 原型：int isgraph(int c);，c为要判断的字符。
• 返回值：若c是图形字符，返回非零值（真）；否则返回 0（假）。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <ctype.h>int main() {char testChar = '!';if (isgraph(testChar)) {printf("%c 是图形字符\n", testChar);} else {printf("%c 不是图形字符\n", testChar);}return 0;
  }

1.11 isprint

• 功能：检测一个字符是否为可打印字符（包括图形字符和空白字符）。
• 原型：int isprint(int c);，c为要检查的字符。
• 返回值：如果c是可打印字符，返回非零值（真）；否则返回 0（假）。

  #include <stdio.h>
  #include <ctype.h>int main() {char testChar = 'h';if (isprint(testChar)) {printf("%c 是可打印字符\n", testChar);} else {printf("%c 不是可打印字符\n", testChar);}return 0;
  }

2. 字符转换函数 

1. tolower 和 toupper 函数

这两个函数定义在 <ctype.h> 头文件中，用于将字符在大小写之间进行转换。

函数原型

int tolower(int c); 

int toupper(int c);

1.1 tolower 函数

• 功能：将大写字母转换为小写字母。如果传入的字符不是大写字母，则直接返回该字符本身。
• 原型：int tolower(int c);
• 返回值：若 c 是大写字母，返回对应的小写字母；若不是大写字母，返回 c 本身。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <ctype.h>int main() {char ch = 'B';char lower_ch = tolower(ch);printf("'%c' 转换为小写后是 '%c'\n", ch, lower_ch);return 0;
  }

1.2. toupper 函数

• 功能：将小写字母转换为大写字母。如果传入的字符不是小写字母，则直接返回该字符本身。
• 原型：int toupper(int c);
• 返回值：若 c 是小写字母，返回对应的大写字母；若不是小写字母，返回 c 本身。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <ctype.h>int main() {char ch = 'd';char upper_ch = toupper(ch);printf("'%c' 转换为大写后是 '%c'\n", ch, upper_ch);return 0;
  }

2. atoi、atol 和 atof 函数

这些函数定义在 <stdlib.h> 头文件中，用于将字符串转换为整数、长整数和浮点数。

函数原型

int atoi(const char *nptr); 

long atol(const char *nptr); 

double atof(const char *nptr);

2.1 atoi 函数

• 功能：将字符串转换为整数。它会忽略字符串开头的空白字符，然后将连续的数字字符转换为对应的整数值。遇到非数字字符则停止转换。
• 原型：int atoi(const char *nptr);
• 返回值：返回转换后的整数值。如果字符串不能转换为有效的整数，则返回 0。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <stdlib.h>int main() {char str[] = "1234";int num = atoi(str);printf("字符串 '%s' 转换为整数是 %d\n", str, num);return 0;
  }

2.2 atol 函数

• 功能：将字符串转换为长整数。同样会忽略字符串开头的空白字符，把连续数字字符转换为长整数值，遇到非数字字符停止转换。
• 原型：long atol(const char *nptr);
• 返回值：返回转换后的长整数值。若字符串无法转换为有效的长整数，则返回 0。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <stdlib.h>int main() {char str[] = "567890";long num = atol(str);printf("字符串 '%s' 转换为长整数是 %ld\n", str, num);return 0;
  }

2.3 atof 函数

• 功能：将字符串转换为双精度浮点数。忽略字符串开头的空白字符，把符合浮点数格式的连续字符转换为双精度浮点数，遇到不符合格式的字符停止转换。
• 原型：double atof(const char *nptr);
• 返回值：返回转换后的双精度浮点数值。若字符串不能转换为有效的浮点数，则返回 0.0。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <stdlib.h>int main() {char str[] = "3.14159";double num = atof(str);printf("字符串 '%s' 转换为浮点数是 %f\n", str, num);return 0;
  }

3. sprintf 和 snprintf 函数

这两个函数定义在 <stdio.h> 头文件中，用于将格式化的数据写入字符串。

函数原型

int sprintf(char *str, const char *format, ...);

int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);

3.1 sprintf 函数

• 功能：将格式化的数据写入字符串。按照指定的格式将数据组合成一个字符串，并存储到指定的字符数组中。
• 原型：int sprintf(char *str, const char *format, ...);
• 返回值：返回写入字符串的字符数（不包括终止的空字符 '\0'）。如果发生错误，返回负数。
• 示例代码：

#include <stdio.h>int main() {char str[50];int num = 20;sprintf(str, "数字是 %d", num);printf("格式化后的字符串: %s\n", str);return 0;
}

3.2 snprintf 函数

• 功能：将格式化的数据写入字符串，同时可以指定缓冲区的大小，避免缓冲区溢出。当写入的字符数超过缓冲区大小时，会截断数据。
• 原型：int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);
• 返回值：如果返回值为非负且小于 size，表示实际写入的字符数（不包括终止的空字符）；如果返回值大于等于 size，表示需要的缓冲区大小（不包括终止的空字符）。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>int main() {char str[20];int num = 12345;int result = snprintf(str, sizeof(str), "数字是 %d", num);printf("格式化后的字符串: %s\n", str);printf("实际需要的字符数（不包括空字符）: %d\n", result);return 0;
  }

4. strtol、strtoul 和 strtod 函数

这些函数定义在 <stdlib.h> 头文件中，用于将字符串转换为长整数、无符号长整数和双精度浮点数，并且可以处理不同进制的输入。

函数原型

long strtol(const char *nptr, char **endptr, int base); 

unsigned long strtoul(const char *nptr, char **endptr, int base); 

double strtod(const char *nptr, char **endptr);

4.1 strtol 函数

• 功能：将字符串转换为长整数，可以处理不同进制（如二进制、八进制、十六进制等）的输入。忽略字符串开头的空白字符，遇到非数字字符或超出指定进制范围的字符停止转换。
• 原型：long strtol(const char *nptr, char **endptr, int base);
• 返回值：返回转换后的长整数值。如果字符串不能转换为有效的长整数，则返回 0。endptr 指向转换结束后的第一个字符。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <stdlib.h>int main() {char str[] = "1010";char *endptr;long num = strtol(str, &endptr, 2);printf("二进制字符串 '%s' 转换为长整数是 %ld\n", str, num);printf("转换结束后的位置: %s\n", endptr);return 0;
  }

4.2 strtoul 函数

• 功能：将字符串转换为无符号长整数，支持不同进制的输入。忽略字符串开头的空白字符，遇到不符合要求的字符停止转换。
• 原型：unsigned long strtoul(const char *nptr, char **endptr, int base);
• 返回值：返回转换后的无符号长整数值。若字符串无法转换为有效的无符号长整数，则返回 0。endptr 指向转换结束后的第一个字符。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <stdlib.h>int main() {char str[] = "FF";char *endptr;unsigned long num = strtoul(str, &endptr, 16);printf("十六进制字符串 '%s' 转换为无符号长整数是 %lu\n", str, num);printf("转换结束后的位置: %s\n", endptr);return 0;
  }

  4.3 strtod 函数

• 功能：将字符串转换为双精度浮点数。忽略字符串开头的空白字符，遇到不符合浮点数格式的字符停止转换。
• 原型：double strtod(const char *nptr, char **endptr);
• 返回值：返回转换后的双精度浮点数值。若字符串不能转换为有效的浮点数，则返回 0.0。endptr 指向转换结束后的第一个字符。
  • 示例代码：

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>int main() {char str[] = "3.14abc";char *endptr;double num = strtod(str, &endptr);printf("字符串 '%s' 转换为浮点数是 %f\n", str, num);printf("转换结束后的位置: %s\n", endptr);return 0;
    }

总结：

• C 语言字符转换函数可分三类：
• 大小写转换：<ctype.h>里的tolower转大写为小写，toupper转小写为大写。
• 字符串转数值：<stdlib.h>中的atoi、atol、atof简单转换字符串为对应数值；strtol、strtoul、strtod能处理不同进制或更复杂的转换，且可指示转换结束位置。
• 格式化转换：<stdio.h>里sprintf按格式将数据写入字符串，snprintf能指定缓冲区大小防溢出。

3. 字符串处理函数

以下会讲解一些比较常用的字符串函数

1. strlen

• 功能：计算字符串的实际长度，即字符串中字符的数量，不包含字符串结束符 '\0'。
• 原型：size_t strlen(const char *s);
• 返回值：返回一个 size_t 类型的值，表示字符串的长度。size_t 是无符号整数类型，通常用于表示对象的大小。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <string.h>int main() {char str[] = "C Programming";size_t length = strlen(str);printf("字符串 \"%s\" 的长度是 %zu\n", str, length);return 0;
  }

2. strcpy

• 功能：将源字符串复制到目标字符串，包含字符串结束符 '\0'。需要确保目标字符串有足够的空间来存储源字符串。
• 原型：char *strcpy(char *dest, const char *src);
• 返回值：返回指向目标字符串 dest 的指针。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <string.h>int main() {char src[] = "Example";char dest[20];strcpy(dest, src);printf("复制后的字符串是: %s\n", dest);return 0;
  }

  3. strcat

• 功能：把源字符串追加到目标字符串的末尾，覆盖目标字符串原来的结束符 '\0'，并在新字符串末尾添加结束符 '\0'。目标字符串要有足够的空间容纳追加后的内容。
• 原型：char *strcat(char *dest, const char *src);
• 返回值：返回指向目标字符串 dest 的指针。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <string.h>int main() {char dest[20] = "Hello";char src[] = " World";strcat(dest, src);printf("追加后的字符串是: %s\n", dest);return 0;
  }

  4. strcmp

• 功能：比较两个字符串的大小，通过比较字符串中对应位置字符的 ASCII 码值，逐个字符进行比较，直到遇到不同字符或字符串结束符 '\0'。
• 原型：int strcmp(const char *s1, const char *s2);
• 返回值：
  • 若 s1 小于 s2，返回一个负整数。
  • 若 s1 等于 s2，返回 0。
  • 若 s1 大于 s2，返回一个正整数。

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {char str1[] = "apple";char str2[] = "banana";int result = strcmp(str1, str2);if (result < 0) {printf("\"%s\" 小于 \"%s\"\n", str1, str2);} else if (result == 0) {printf("\"%s\" 等于 \"%s\"\n", str1, str2);} else {printf("\"%s\" 大于 \"%s\"\n", str1, str2);}return 0;
}

5. strncpy

• 功能：从源字符串复制最多 n 个字符到目标字符串。若源字符串长度小于 n，用 '\0' 填充目标字符串至 n 个字符；若源字符串长度大于等于 n，不会自动添加结束符 '\0'。
• 原型：char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n);
• 返回值：返回指向目标字符串 dest 的指针。
• 示例代码：

  #include <stdio.h>
  #include <string.h>int main() {char src[] = "abcdef";char dest[5];strncpy(dest, src, 4);dest[4] = '\0';  // 手动添加结束符printf("复制后的字符串是: %s\n", dest);return 0;
  }

  6. strncat

• 功能：将源字符串的最多 n 个字符追加到目标字符串末尾，追加完成后会在新字符串末尾添加结束符 '\0'。目标字符串要预留足够空间。
• 原型：char *strncat(char *dest, const char *src, size_t n);
• 返回值：返回指向目标字符串 dest 的指针。
  • 示例代码：

    #include <stdio.h>
    #include <string.h>int main() {char dest[20] = "Hello";char src[] = ", World!";strncat(dest, src, 3);printf("追加后的字符串是: %s\n", dest);return 0;
    }

    7. strncmp

  • 功能：比较两个字符串的前 n 个字符的大小，按字符的 ASCII 码值逐个字符比较。
  • 原型：int strncmp(const char *s1, const char *s2, size_t n);
  • 返回值：
    • 若前 n 个字符中 s1 小于 s2，返回一个负整数。
    • 若前 n 个字符中 s1 等于 s2，返回 0。
    • 若前 n 个字符中 s1 大于 s2，返回一个正整数。
  • 示例代码：

    #include <stdio.h>
    #include <string.h>int main() {char str1[] = "apple";char str2[] = "apricot";int result = strncmp(str1, str2, 2);if (result < 0) {printf("前2个字符中，\"%s\" 小于 \"%s\"\n", str1, str2);} else if (result == 0) {printf("前2个字符中，\"%s\" 等于 \"%s\"\n", str1, str2);} else {printf("前2个字符中，\"%s\" 大于 \"%s\"\n", str1, str2);}return 0;
    }

    8. strstr

  • 功能：在主字符串中查找子字符串第一次出现的位置。
  • 原型：char *strstr(const char *haystack, const char *needle);
  • 返回值：若找到子字符串，返回指向该子字符串在主字符串中首次出现位置的指针；若未找到，返回 NULL。
  • 示例代码：

    #include <stdio.h>
    #include <string.h>int main() {char haystack[] = "Hello, World!";char needle[] = "World";char *result = strstr(haystack, needle);if (result != NULL) {printf("找到子字符串 \"%s\"，位置是 %ld\n", needle, result - haystack);} else {printf("未找到子字符串 \"%s\"\n", needle);}return 0;
    }

    9. strtok

  • 功能：将字符串按指定的分隔符分割成多个标记（token）。第一次调用时传入要分割的字符串，后续调用传入 NULL 以继续分割同一个字符串。
  • 原型：char *strtok(char *str, const char *delim);
  • 返回值：返回指向下一个标记的指针；若没有更多标记，返回 NULL。
  • 示例代码：

    #include <stdio.h>
    #include <string.h>int main() {char str[] = "apple,banana,orange";char *token = strtok(str, ",");while (token != NULL) {printf("%s\n", token);token = strtok(NULL, ",");}return 0;
    }

    10. strerror

  • 功能：根据错误码返回对应的错误信息字符串。错误码通常是全局变量 errno 的值。
  • 原型：char *strerror(int errnum);
  • 返回值：返回指向描述错误信息的字符串的指针。
  • 示例代码：

    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <errno.h>int main() {FILE *fp = fopen("nonexistent_file.txt", "r");if (fp == NULL) {printf("打开文件失败，错误信息: %s\n", strerror(errno));}return 0;
    }

    总结：

  • 使用风险和注意事项
  • 

  • 这些函数均是 C 语言标准库 <string.h>（strerror 也可能涉及 <errno.h>） 提供的用于字符串处理的实用工具，下面从功能、使用风险和注意事项方面进行总结：

    功能

  • 缓冲区溢出：strcpy 和 strcat 若目标缓冲区空间不足，会导致数据越界覆盖相邻内存，引发程序崩溃或安全漏洞。strncpy 和 strncat 虽可指定复制或追加长度，但使用 strncpy 时若不手动添加结束符，可能造成后续处理错误。
  • 空指针问题：使用这些函数时，传入空指针（NULL）可能导致程序崩溃。调用前需确保指针有效。
  • 线程安全：strtok 函数不是线程安全的，因为它使用了静态变量来保存分割状态。若在多线程环境下使用，需使用线程安全版本（如 strtok_r）。

                             通过以上的深刻认识到你们是否可以模拟类似这些的函数嘞

                                                     欢迎大家可以一起探讨一下