掌握字符与字符串：C语言中的神奇函数解析(一）

2024-02-26 18:40 由 Betty’sSweet 发表于 #后端开发

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所属专栏：C语言学习
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引言

我们在学习C语言的过程中，除了使用最多的头文件<stdio.h>，还会使用其他头文件，利用其中的库函数帮助我们简化代码的过程，比如像<math.h>，<string.h>等头文件，而今天贝蒂就带大家详细了解一下<string.h>吧。

1. 简介

<string.h>中有很多实用的库函数，大致分为两类：一类是像strlen()，strchr()等作用于字符或字符串的字符函数和字符串函数，今天就让我们先来介绍字符函数和字符串函数吧

2.strlen()函数

2.1 用法

1.声明：size_t strlen(const char *str)

str -- 要计算长度的字符串。

2.作用：计算字符串 str 的长度，直到空结束字符('\0')，但不包括空结束字符。

3.返回值：该函数返回字符串的长度

2.2 实例

strlen()函数的用法很简单，贝蒂来简单介绍一下吧~

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr[] = "abcdef";
	int len = strlen(arr);//计算arr字符串的长度
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}

输出结果： 6

2.3 实现strlen()

我们已经知道了strlen()函数的用法，那我们可不可以自我实现一个my_strlen()函数来模拟strlen()函数的功能，当然是可以的呀，下面贝蒂将介绍三种实现方法。

（1）计数法

思路：我们可以用一个指针变量p指向首元素和一个计数变量count并初始化为0，然后循环解引用指针所指向的元素，判断这个元素是否为‘\0’，不是每次p++，count++，是就跳出循环，返回count。

代码实现如下：

#include<stdio.h>
int my_strlen(char* p)
{
	int  count = 0;
	while (*p)//当指向'\0'，也就是0，为假跳出循环
	{
		p++;//指向下一个元素
		count++;//计数
	}
	return count;
}
int main()
{
	char arr[] = "abcdef";
	int len = my_strlen(arr);//计算arr字符串的长度
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}

（2）递归法

思路：假设我们要计算字符串“abcdef”的长度，我们可以拆分为1+“bcdef”的长度，同理“bcdef”的长度可以拆分为1+“cdef”的长度......理解了这个思路，我们就可以实现递归，首先定义一个指针变量p，如果p！='\0'，我们就把p+1作为参数调用本函数，直到p为0.

代码实现如下：

int my_strlen(char* p)
{
	if (*p != '\0')
	{
		return 1 + my_strlen(p + 1);//每次调用p+1指向下一个元素
	}
	else
	{
		return 0;//结束递归
	}
}
int main()
{
	char arr[] = "abcdef";
	int len = my_strlen(arr);//计算arr字符串的长度
	printf("%d\n", len);
	return 0;

（3）指针-指针

首先大家要清楚指针-指针是指在同一空间内，两个指针之间的元素个数。

思路：首先定义两个指针p1，p2，让两个指针指向首元素，然后让一个指针p2循环++，直到指向‘\0’就停止，最后返回p2-p1。

代码实现如下：

int my_strlen(char* p1)
{
	char* p2 = p1;//使两个指针都指向首元素
	while (*p2)
	{
		p2++;
	}
	return p2 - p1;//返回两指针直接的元素的个数就是其长度
}
int main()
{
	char arr[] = "abcdef";
	int len = my_strlen(arr);//计算arr字符串的长度
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}

2.4 sizeof和strlen()的区别

sizeof() 和 strlen() 的主要区别在于：

sizeof()是一个运算符，而 strlen() 是一个函数。

sizeof() 计算的是变量或类型所占用的内存字节数，而 strlen() 计算的是字符串中字符的个数。

sizeof() 可以用于任何类型的数据，而 strlen() 只能用于以空字符 '\0' 结尾的字符串。

sizeof() 计算字符串的长度，包含末尾的 '\0'，strlen() 计算字符串的长度，不包含字符串末尾的 '\0'。

sizeof和 strlen() 分别是 C 语言中两个非常常用的关键字和函数，它们都与计算内存大小有关，但是它们的作用是不同的哦，大家一定要区分清楚

3. strcmp()函数

3.1 用法

1.声明：int strcmp(const char* str1,const char*str2)

str1 -- 要进行比较的第一个字符串。

str2 -- 要进行比较的第二个字符串。

2.作用：strcmp() 会根据 ASCII 编码依次比较 str1 和 str2 的每一个字符，直到出现不到的字符，或者到达字符串末尾（遇见‘\0’）

3.返回值：

如果返回值小于 0，则表示 str1 小于 str2。

如果返回值大于 0，则表示 str1 大于 str2。

如果返回值等于 0，则表示 str1 等于 str2。

3.2 实例

strcmp用于比较字符串，并返回>0，==0，<0的值，让我们看看他的具体使用吧

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char str1[] = "abcd";
	char str2[] = "Abcd";
	char str3[] = "abcd";
	char str4[] = "bbcd";
	int ret1 = strcmp(str1, str2);//比较str1与str2
	int ret2 = strcmp(str1, str3);//比较str1与str3
	int ret3 = strcmp(str1, str4);//比较str1与str4
	printf("%d %d %d\n", ret1, ret2, ret3);
	return 0;	
}

输出：1 0 -1

strcmp()首先会比较第一个字母的ASCII值，如果==则比较第二个字符，直到遇见'\0',若不相等，则返回两个字符之差”

3.3 实现strcmp()

思路：首先两个字符串不能改变，且不能传的参数不能为空指针，输入空指针让编译器报错，然后从第一个字符开始比较，直到两个字符不相等（返回两个字符之差），如果在不相等之前已经指向‘\0’,直接返回0.

代码实现如下：

#include<assert.h>
int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
//经const修饰让*str1与*str2无法改变
{
	assert(str1 && str2);//判断str1和str2是否为空指针
	//空指针直接报错，头文件<assert.h>
	while (*str1== *str2)
	{
		if (*str1 == '\0')
		{
			return 0;
		}
		str1++;
		str2++;
	}
	return *str1 - *str2;
}
int main()
{
	char str1[] = "abcd";
	char str2[] = "Abcd";
	int ret = my_strcmp(str1, str2);
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

4. strcpy()函数

4.1 用法

声明：char *strcpy(char *dest, const char *src)，dest -- 指向用于存储复制内容的目标数组，src -- 要复制的字符串。

作用：把 src 所指向的字符串复制到 dest。需要注意的是如果目标数组 dest 不够大，而源字符串的长度又太长，可能会造成缓冲溢出的情况。

返回值：该函数返回一个指向最终的目标字符串 dest 的指针。

4.2 实例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char src[40];
	char dest[40];
	strcpy(src, "im not betty");
	strcpy(dest, src);
	printf("最终的目标字符串：%s\n", dest);
	return 0;
}

输出结果：最终的目标字符串：im not betty

4.3 实现strcpy()

思路：我们想要将src的内容拷贝进des中，首先src的内容不能被改变，且保证都不是空指针，然后循环将src的内容赋值给des，直到赋值完‘\0’，条件为假，跳出循环。

代码实现：

#include<assert.h>
char* my_strcpy(char* des, const char* src)//防止src的内容被改变
{
	assert(des && src);//防止des与src是空指针
	char* ret = des;//作为返回值
	while (*des++ = *src++)//循环拷贝，当拷贝完'\0'，判断为假，跳出循环
	{
		;
	}
	return ret;
}
int main()
{
	char src[40] = "abcdef";
	char des[40];
    my_strcpy(des, src);//将src的内容拷贝去des
	printf("%s\n", des);
	return 0;
}

5.strcat()函数

5.1用法

声明：char *strcat(char *dest, const char *src)

dest -- 指向目标数组，该数组包含了一个 C 字符串，且足够容纳追加后的字符串。

src -- 指向要追加的字符串，该字符串不会覆盖目标字符串。

作用：把 src 所指向的字符串追加到 dest 所指向的字符串的结尾。

返回值：该函数返回一个指向最终的目标字符串 dest 的指针。

5.2实例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char src[50];
	char dest[50];
	strcpy(src, "world!");
	strcpy(dest, "hello ");
	strcat(dest, src);
	printf("最终的目标字符串：%s", dest);
	return 0;
}

输出结果：最终的目标字符串：hello world!

因为strcat()函数的实现机制，所以strcat()无法对自己追加（会出现死循环），如果要实现自己对自己的追加可以使用strncat()函数，这个后面贝蒂会为大家讲解

5.3 实现strcat()

思路：实现strcat的方法其实和实现strcpy的方法类似，都是替换，只是要让dest先指向末尾'\0'。

代码实现：

char* my_strcat(char* dest, const char* src)//防止src的值被改变
{
	assert(dest && src);//不能为空指针
	char* ret = dest;
	while (*dest)//使dest指向末尾
	{
		dest++;
	}
	while (*dest++ = *src++)//循环赋值
	{
		;
	}
	return ret;
}
int main()
{
	char dest[20] = "hello ";
	char src[20] = "world!";
	my_strcat(dest, src);
	printf("%s", dest);
	return 0;
}

6. strchr()函数

6.1用法

声明：char *strchr(const char *str, int c)

str -- 要查找的字符串。

c -- 要查找的字符。

作用：在参数 str 所指向的字符串中搜索第一次出现字符 c（一个无符号字符）的位置。

返回值：如果在字符串 str 中找到字符 c，则函数返回指向该字符的指针，如果未找到该字符则返回 NULL。

6.2实例

#include<string.h>
int main()
{
	char arr[20] = "hello betty";
	char* p = strchr(arr,'y');
	if (*p == NULL)
	{
		printf("没找到\n");
	}
	else
	{
		printf("找到了\n");
	}
	return 0;
}

6.3 实现strchr()

思路：一样先排查空指针，然后循环寻找，如果寻找到，直接返回其地址。找不到就返回空指针NULL

代码实现：

char* my_strchr(const char* str, int c)
{
	assert(str);//排查空指针
	while (*str)
	{
		if (*str == c)
		{
			return str;//找到返回其地址
		}
		str++;
	}
	return NULL;//找不到返回空指针
}
int main()
{
	char arr[20] = "hello betty";
	char* p =my_strchr(arr,'y');
	if (*p == NULL)
	{
		printf("没找到\n");
	}
	else
	{
		printf("找到了\n");
	}
	return 0;
}

7. strstr()函数

7.1 用法

声明：char *strstr(const char *haystack, const char *needle)

haystack -- 要被检索的 C 字符串。

needle -- 在 haystack 字符串内要搜索的小字符串。

作用：在字符串 haystack 中查找第一次出现字符串 needle 的位置，不包含终止符 '\0'。

返回值：该函数返回在 haystack 中第一次出现 needle 字符串的位置，如果未找到则返回空指针(NULL）

7.2实例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char haystack[20] = "hello betty";
	char needle[10] = "betty";
	char* ret = strstr(haystack, needle);
	if (ret == NULL)
	{
		printf("未找到\n");
	}
	else
	{
		printf("找到啦，子字符串是：%s\n", ret);
	}
	return 0;
}

输出结果：找到啦，子字符串是：betty

7.3 实现strstr()

思路：首先用是用s1,s2指向两个字符串的首元素，用p记录str1中开始比较的元素的位置，方便重新开始比较。然后循环比较，如果*s1!=*s2，或者遇见‘\0’，就跳出循环，判断，如果是s2为‘\0’,说明配对成功，s1为‘\0’，则说明后续长度不够，匹配失败啦，除开以上情况，就让p++，重复上述流程，直到*p==‘\0’

情况1：在acbcef中查找acb

代码实现如下：

#include <stdio.h>
char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
	assert(str1 && str2);//防止空指针
	const char* s1 = str1;
	const char* s2 = str2;
	const char* p = str1;//记录初始位置
	while (*p)
	{
		s1 = p;//从记录位置开始比较
		s2 =str2;
		while (*s1 != '\0' && *s2 != '\0' && *s1 == *s2)
		{
			s1++;
			s2++;
		}
		if (*s2 == '\0')//配对成功
		{
			return (char*)p;//p原本被const修饰
 
		}
		else if (*s1 == '\0' && s2 != '\0')//s1后续字符少于s2
		{
			return NULL;
		}
		p++;//记录下一个位置
	}
	return NULL;
}
int main()
{
	char haystack[20] = "hello betty";
	char needle[10] = "betty";
	char* ret =my_strstr(haystack, needle);
	if (ret == NULL)
	{
		printf("未找到\n");
	}
	else
	{
		printf("找到啦，子字符串是：%s\n", ret);
	}
	return 0;
}

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引言

1. 简介

2.strlen()函数

2.1 用法

2.2 实例

2.3 实现strlen()

（1）计数法

（2）递归法

（3） 指针-指针

2.4 sizeof和strlen()的区别

3. strcmp()函数

3.1 用法

3.2 实例

3.3 实现strcmp()

4. strcpy()函数

4.1 用法

4.2 实例

4.3 实现strcpy()

5.strcat()函数

5.1用法

5.2实例

5.3 实现strcat()

6. strchr()函数

6.1用法

6.2实例

6.3 实现strchr()

7. strstr()函数

7.1 用法

7.2实例

7.3 实现strstr()

（3）指针-指针