C语言常用的字符串函数(含模拟实现)

在使用C语言编写代码的时候,我们经常会用到一些库函数来实现一些平常难以实现的功能,今天我就为大家来分享一些我经常会用到的库函数,并且也会将他们的用法和部分的模拟实现函数分享给大家~

文中部分图片来取自strlen - C++ Reference (cplusplus.com)cplusplus.com - The C++ Resources Networkstrlen - C++ Reference (cplusplus.com),里面涵括了超多的编程知识,大家也可以自行到网站搜一些自己想知道的东西

一、字符串函数

(以下函数的使用都需要加上头文件 <string.h>)

①strlen的使用和模拟实现

strlen的作用是:获取字符串长度,返回C字符串str的长度。

由图我们可以知道:strlen的参数是一个字符指针变量,返回类型为无符号整型size_t

注:C字符串的长度由终止空字符确定,C字符串的长度等于字符串的开头和终止空字符之间的字符数(不包括终止空字符本身)。

比如我们定义了一个char str[100],然后为它初始化了11个字符,那么用int num = strlen(str)来获取字符串并输出,就会是这样的情况:

int main()
{char str[] = "abcdefghijk";int num = strlen(str);printf("str的长度是%d", num);return 0;
}

因为strlen识别了字符串中终止字符前的所有字符并且将其长度记录了下来,所以能够直接将字符串长度返回。学会了strlen的使用,那么我们来尝试一下模拟实现strlen吧。

strlen的模拟实现:

1.计数器的方法

创建一个整型变量,逐次自增记录字符串长度。

size_t my_strlen(const char* str)
{assert(str);//assert断言,需要<assert.h>头文件int num = 0;while (*str++){num++;}return num;
}
int main()
{char str[] = "aaa bbb ccc ddd";size_t num = my_strlen(str);printf("str的长度是%zd", num);return 0;
}
2.指针-指针

指针-指针得到是指针和指针之间的字节个数,通过这个来实现。

size_t my_strlen(const char* str)
{assert(str);//assert断言,需要<assert.h>头文件const char* num = str;while (*++str){;}return str-num;
}
int main()
{char str[] = "aaa bbb ccc ddd";size_t num = my_strlen(str);printf("str的长度是%zd", num);return 0;
}
3.递归方法
size_t my_strlen(const char* str)
{assert(str);//assert断言,需要<assert.h>头文件if (*str == '\0')return 0;elsereturn 1 + my_strlen(str+1);
}
int main()
{char str[] = "aaa bbb ccc ddd";size_t num = my_strlen(str);printf("str的长度是%zd", num);return 0;
}

②strcpy的使用和模拟实现

strcpy的作用是:将源字符串内容拷贝到目标字符串上

 源字符串必须以 '\0' 结束,因为需要将源字符串中的 '\0' 拷贝到目标空间。目标空间必须足够大,确保能存放源字符串。 目标空间必须可修改

让我们举个例子来看看strcpy的使用方法吧~我们可以看见,此时我们已经把strc字符串中的元素都拷贝到str中了,那如果我们在源字符串的中间插入一个终止字符呢?我们来试试看

从str的变化可以看出\0之后的元素都没有再改变,说明strcpy遇到\0时是会停止拷贝的~

strcpy的模拟实现:

char* my_strcpy(char* str0, const char* str)
{assert(str0 && str);while (*str0 = *str){str0++;str++;}return str0;
}
//简化版:
char* my_strcpy(char* str0, const char* str)
{assert(str0 && str);while (*str0++ = *str++){;}return str0;
}

③strcat的使用和模拟实现

strcat的作用是:将源字符串中的内容接在目标字符串的后面

源字符串必须以 '\0' 结束目标字符串中也需要有 '\0',否则没办法知道追加从哪里开始。和strcpy一样,目标空间的内存必须足够大,大到能容纳下源字符串的内容,目标空间必须可修改

int main()
{char str[20] = "xxxxxxxxxx";char strc[] = "abcdef";strcat(str, strc);puts(str);return 0;
}

打印str我们能看到此时已经将abcdef接在了后面,并且和strcpy一样,遇到\0就会终止。欸?那能不能用字符串自己追加自己呢?让我们来尝试一下。欸,为什么会报错呢,我们明明给了str足够的长度呀,其实是因为:自己追加自己时,会将目标字符串中的\0替换成源字符串的第一个元素,当追加第一个字符完成时,目标str就从“abcdef\0”变成了“abcdefa”,那么当第一次追加结束,想要再进行第二次追加时就会发现此时已经找不到目标字符串中的\0了,所以也就找不到从哪里开始追加,最终会导致程序崩溃。

strcat的模拟实现:

char* my_strcat(char* str, const char* str1)
{assert(str && str1);char* a = str;while (*++str){;}while (*str++ = *str1++){;}return a;
}

④strcmp的使用和模拟实现

strcmp的作用是比较两个字符串,将C字符串 str1 与C字符组 str2进行比较。

比较方式为:该函数开始比较每个字符串的第一个字符。如果它们彼此相等,则继续进行以下配对,直到字符不同或达到终止空字符。此函数执行字符的二进制比较

若str1小于str2,则返回负整数,即小于0的数。

若str1和str2相等,则返回0。

若str1大于str2,则返回正整数,即大于0的数。

我们还是来通过代码来进一步的了解一下它的作用效果:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() 
{char str1[] = "abcdef";char str2[] = "abcdefg";if (strcmp(str1, str2) > 0){printf("str1比str2长\n");}else if (strcmp(str1, str2) < 0){printf("str2比str1长\n");}else{printf("str1和str2一样长\n");}return 0;
}

strcmp的模拟实现:

int my_strcmp(const char* str, const char* str1)
{assert(str && str1);while (*str && *str1){if (*str == *str1){str++;str1++;}elsereturn *str - *str1;}return *str - *str1;
}

⑤strncpy的使用和模拟实现

上面我们提到的strcpy函数的功能是将源字符串内容拷贝到目标字符串上,但是仅仅做到这个会显得功能过于单一,于是strncpy函数出现了,我们注意到strncpy的参数只比strcpy多了一个size_t类型参数num,它的作用是控制拷贝的长度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,直到追加num个

int main()
{char str[100] = { 0 };char str1[] = "abcdef";char* str0 = strncpy(str, str1,4);puts(str0);
}

我们测试一下源字符串长度小于num的情况:可以看到,拷贝完源字符串之后,在目标的后边追加0,一直追加了4个。

strncpy的模拟实现

char* my_strncpy(char* str, const char* str1, size_t num)
{char* a = str;assert(str && str1);while (num && (*str++ = *str1++)){num--;}if (num != 0)//如果while循环终止但num不=0,则说明源字符串长度小于num{for (int i = 0; i < num; i++)*str++ = '\0';//将元素变成空字符return a;}elsereturn a;
}

注意:while语句中的num必须在前面,因为最后一次需要让num=0先进入while循环,使循环终止,如果num在后面会导致字符串str与str1多交换一个元素才结束循环。

⑥strncat的使用和模拟实现

strncat也是比strcat多了一个size_t的类型参数num,作用是将源字符串的前num个字符追加到目标字符串末尾,再追加一个\0字符(如果源字符串的长度小于num的时候,只会将字符串中到 \0 的内容追加到目标字符串的末尾)

int main()
{char str[20] = "abcdefg";char str1[] = "hijklmn";char* str0 = strncat(str, str1, 4);puts(str0);return 0;
}

这就是strncat的大致用法,它比strcat要更具有灵活性和多变性。

strncat的模拟实现

char* my_strncat(char* str, const char* str1, size_t num)
{assert(str && str1);char* a = str;while (*++str){;}while (num && (*str++ = *str1++)){num--;}if (num != 0){for (int i = 0; i < num; i++)*str++ = '\0';return a;}elsereturn a;
}

⑦strncmp的使用和模拟实现

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。

其实用法和strcmp大同小异,只是多了一个可以改变对比的长度的功能,增加了函数的实用性。

int main()
{char str1[20] = "abcdez";char str2[] = "abcdefg";if (strncmp(str1, str2,5) > 0){printf("str1比str2长\n");}else if (strncmp(str1, str2,5) < 0){printf("str2比str1长\n");}else{printf("str1和str2一样长\n");}return 0;
}

如果正常比较的话,应该是str1大于str2,但此时我们只比较前五个字符,所以显示的是一样长的。

strncmp的模拟实现

int my_strncmp(const char* str, const char* str1,size_t num)
{assert(str && str1);while (num && *str && *str1){--num;if (*str == *str1){str++;str1++;if (num == 0)return 0;}elsereturn *str - *str1;}return *str - *str1;
}

⑧strstr的使用和模拟实现

strstr的作用是:函数返回字符串str2在字符串str1中第一次出现的位置,字符串的比较匹配不包含 \0 字符,以 \0 作为结束标志。

我们用代码来看一下它如何使用:

int main()
{char str0[] = "岂不闻 天无绝人之路?";char str1[] = "xxxxxx 岂不闻 天无绝人之路? 只要我想走 路 就在脚下!";char* str2 = strstr(str1, str0);puts(str2);return 0;
}

我们用str2来接收char*指针,而strstr返回的是str0第一次在str1中出现的位置,那么我们再输出str2,就不会在有前面的xxxxxx,而是只会显示"岂不闻 天无绝人之路? 只要我想走 路 就在脚下!"这段话。

strstr的模拟实现

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

⑨strtok函数的使用

char* strtok(char* str, const char* str1)

• sep参数指向⼀个字符串,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,所以被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 中的位置。NULL ,函数将找到str中第一个标记,strtok函数将保存它在字符串

• 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。

strtok的使用:

int main()
{char arr[] = "I,Like...You!uuu";char* str1 = ",.!";char* str = NULL;for (str = strtok(arr, str1); str != NULL; str = strtok(NULL, str1)){printf("%s\n", str);}return 0;
}

⑩strerror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局的变量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,就会将对应的错误码,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。

使用strerror来打印出0~10这些错误码对应的信息。

比如此时我们想打开一个文件:

int main()
{FILE* pFile;pFile = fopen("helloCCC", "r");if (pFile == NULL){printf("打开文件失败,因为: %s\n", strerror(errno));return 0;}return 0;
}

如果我们的电脑中没有相应的文件,那么就会报出文件路径错误的提示,方便我们进行查错。

我们再来拓展一个perror函数:它的作用就是能够直接将错误的信息打印出来,它会先将参数部分的字符串打印,然后再打印一个冒号和空格,最后打印错误的信息。

int main()
{FILE* pFile;pFile = fopen("helloCCC", "r");if (pFile == NULL){perror("打开文件失败,因为");return 0;}return 0;
}

那么关于我认为比较常用的字符函数以及字符串函数,就给大家分享到这里啦~如果有什么讲解的不清楚或者不正确的地方,还希望各位多多指正!我们下次再见啦ヾ(•ω•`)o

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