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C语言中字符串和内存函数的示例分析

发布时间:2021-09-05 08:44:12 来源:亿速云 阅读:297 作者:小新 栏目:开发技术

这篇文章将为大家详细讲解有关C语言中字符串和内存函数的示例分析,小编觉得挺实用的,因此分享给大家做个参考,希望大家阅读完这篇文章后可以有所收获。

前言:

字符串是一种非常重要的数据类型,但是C语言不存在显式的字符串类型,C语言中的字符串都以字符串常量的形式出现或存储在字符数组中。字符串常量适用于那些对它不做修改的字符串函数。同时,C 语言提供了一系列库函数来对操作字符串,这些库函数都包含在头文件 string.h 中。 

一、求字符串长度

strlen

size_t strlen ( const char * str );
  • 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' )

  • 参数指向的字符串必须要以 '\0' 结束

  • 注意函数的返回值为size_t,是无符号的( 易错 )

  • 学会strlen函数的模拟实现

源字符串必须以 '\0' 结束。 会将源字符串中的 '\0' 拷贝到目标空间。 目标空间必须足够大,以确保能存放源字符串。 目标空间必须可变。 学会模拟实现。

例1:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    int len1 = strlen("abcdef");
    printf("%d\n", len1); //6
    char arr[] = {'a','b','c','d','e','f'};
    //错误写法
    int len2 = strlen(arr);
    printf("%d\n", len2); //随机值
    return 0;
}

执行结果: 

C语言中字符串和内存函数的示例分析

例2:

int main()
{
    if(strlen("abc") - strlen("abcdef") > 0)
        printf("hehe\n");
    else
        printf("haha\n");
    system("pause");
    return 0;
}

执行结果:

C语言中字符串和内存函数的示例分析

 由于此时的strlen没有进行定义,它的默认类型为无符号类型,那么两个无符号数相加减最后得出的数是一个很大的数,所以最后的结果必然是大于0的

strlen函数的模拟实现

(1)计数器

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
int my_strlen(const char *str)
{
    int count = 0;
    assert(str != NULL);
    while(*str != '\0')
    {
        count++;
        str++;
    }
    return count;
}
int main()
{
    int len = my_strlen("abcdef");
    printf("%d\n", len);
    return 0;
}

 (2)指针-指针

#include <stdio.h>
int my_strlen(const char *str)
{
	  const char *p = str;
	  while(*p != '\0')
	  {
	  	  p++;
	  }
	  return p-str;
}
int main()
{
	  int len = 0;
	  char arr[10]="abcdef";
	  len = my_strlen(arr);
	  printf("%d\n", len);
	  return 0;
}

(3)递归

不创建临时变量求字符串长度

#include<stdio.h>
int my_strlen(const char *str)
{
	  if(*str=='\0')
		    return 0;
	  else
  	    return 1+my_strlen(str+1);
}
 
int main()
{
    int len = 0;
	  char arr[10]="abcdef";
	  len = my_strlen(arr);
	  printf("%d\n", len);
    return 0;
}

二、长度不受限制的字符串函数

strcpy

char* strcpy(char * destination, const char * source);
  • 将按源指向的 C 字符串复制到按目的地指向的阵列中,包括终止空字符 (并停止在那个时候)

  • 源字符串必须以 '\0' 结束

  • 会将源字符串中的 '\0' 拷贝到目标空间

  • 目标空间必须足够大,以确保能存放源字符串

  • 目标空间必须可变。 学会模拟实现

例:

#include <stdio.h>
int main()
{
    char arr1[] = "abcdefghi";
    char arr2[] = "bit";
 
    //错误示范
    //char *arr1 = "abcdefghi";
    //p指向常量字符串,而常量字符串无法被修改
    //char arr2[] = {'b','i','t'};
    //由于此时没有给'\0',由于找不到'\0'会导致向后越界访问
 
    strcpy(arr1, arr2); 
    printf("%s\n", arr1);
    return 0;
}
strcpy函数的模拟实现
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
char *my_strcpy(char *dest, const char *src)
{
    assert(dest != NULL);
    assert(src != NULL);
    char *ret = dest;
    //拷贝src指向的字符串到dest指向的空间,包含'\0'
    while(*dest++ = *src++)
    {
        ;
    }
    //返回目的的空间的初始地址
    return ret;//'\0'
}
int main()
{
    char arr1[] = "abcdefgh";
    char arr2[] = "bit";
    my_strcpy(arr1, arr2); 
    printf("%s\n", arr1);
    return 0;
}

strcat

char * strcat ( char * destination, const char * source );
  • 将源字符串的副本附加到目的地字符串。终止无效字符在目的地由源的第一个字符覆盖,并在源的末尾包含空字符由目的地两者的连结形成的新字符串

  • 源字符串必须以 '\0' 结束

  • 目标空间必须有足够的大,能容纳下源字符串的内容

  • 目标空间必须可修改

  • 字符串自己如何给自己追加

例:

#include <stdio.h>
int main()
{
    char arr1[30] = "hello\0xxxxxxx";
    char arr2[] = "wolrd";
    strcat(arr1, arr2);
    printf("%s\n", arr1);
    //错误示范
    char arr3[] = "hello";
    char arr4[] = "world";
    strcat(arr3, arr4);
    printf("%s\n", arr3);
    //由于arr3数组没有定义空间大小
    //此时就开辟了'hello\0'6个字节
    //当arr4数组追加过去后就产生了越界访问,产生报错
    return 0;
}

调试结果: 

C语言中字符串和内存函数的示例分析

执行结果:

C语言中字符串和内存函数的示例分析

总结:此时我们可以看到,arr2数组内的的字符串从arr1数组中的'\0'开始进行追加

当arr2数组内的字符串追加过去后,后面的‘\0'也一并追加了过去

当目标空间不够大时,就会造成访问越界

strcat函数的模拟实现
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
char *my_strcat(char *dest, const char *src)
{
    assert(dest != NULL);
    assert(src);
    char *ret = dest; 
    //1.找到目的字符串的'\0'
    while(*dest != '\0')
    {
        dest++;
    }
    //2.追加
    while(*dest++ = *src++)
    {
        ;
    }
    return ret;
} 
 
int main()
{
    char arr1[30] = "hello";
    char arr2[] = "wolrd";
    my_strcat(arr1, arr2);
    printf("%s\n", arr1);
    return 0;
}

strcmp

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

此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,则继续使用以下对,直到字符不同或到达终止空字符为止。 

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

  • 那么如何判断两个字符串?

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    char *p1 = "qbc";
    char *p2 = "abc";
    // int ret = strcmp(p1, p2);
    // printf("%d\n", ret);
    if(strcmp(p1, p2) > 0)
    {
        printf("p1 > p2\n");
    }
    else if(strcmp(p1, p2) == 0)
    {
        printf("p1 == p2\n");
    }
    else if(strcmp(p1, p2) < 0)
    {
        printf("p1 < p2\n");
    }
    return 0;
}
strcmp函数的模拟实现
#include <stdio.h>
int my_strcmp(const char *str1, const char *str2)
{
    assert (str1 && str2);
    // 比较
    while(*str1++ == *str2++)
    {
        if(*str1 == '\0')
        {
            return 0;//等于
        } 
    }
    if(*str1 > *str2)
        return 1;//大于
    else
        return -1;//小于
    //return (*str1 - *str2);
    //通过相减判断大于或小于
}
}
int main()
{
    char *p1 = "abcdef";
    char *p2 = "abqwe";
    int ret = my_strcmp(p1, p2);
    printf("ret = %d\n", ret);
    return 0;
}

三、长度受限制的字符串函数

strncpy

char * strncpy ( char * destination, const char * source, size_t num );//单位是字节
  •  将源的前 num 个字符复制到目标。 如果在复制 num 个字符之前找到源 C 字符串的结尾(由空字符表示),则用零填充目标,直到总共写入了 num 个字符。

  • 拷贝num个字符从源字符串到目标空间。

  • 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。

 例1:

int main()
{
    char arr1[10] = "abcdefgh";
    char arr2[] = "bit";
    stcncpy(arr1, arr2, 6);
    return 0;
}

调试结果: 

C语言中字符串和内存函数的示例分析

 例2:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    char arr1[10] = "abcdefgh";
    char arr2[] = "bit";
    strncpy(arr1, arr2, 6);
    return 0;
}

调试结果: 

C语言中字符串和内存函数的示例分析

 由此可见,strncpy函数能拷贝任意长度的字符,当拷贝的字符长度不够拷贝数时,用 '\0' 进行补充,直到拷贝数相等

strncpy函数的模拟实现
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
void my_strncpy(char *dest, const char *src, int n)
{
    assert(src);
    char* p1 = dest;
    const char* p2 = src;
    while (n--)
    {
        *p1++ = *p2++;
    }
}
 
int main()
{
    char arr1[20] = "hello"
    char arr2[] = "world";
    my_strncpy(arr1, arr2, 3);
    return 0;
}

strncat

char * strncat ( char * destination, const char * source, size_t num );
  • 将源的前 num 个字符附加到目标,再加上一个终止空字符

  • 如果 source 中 C 字符串的长度小于 num,则只复制终止空字符之前的内容。

例1:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    char arr1[30] = { "hello\0xxxxxx" };
    char arr2[] = "world";
    strncat(arr1, arr2, 4);
    return 0;
}

调试结果: 

C语言中字符串和内存函数的示例分析

例2:

int main()
{
    char arr1[30] = { "hello\0xxxxxxxxx" };
    char arr2[] = "world";
    strncat(arr1, arr2, 8);
    return 0;
}

调试结果:

C语言中字符串和内存函数的示例分析

 由此可见,不管追加几个数,都会在追加字符串后加上 '\0',而一旦追加数超过了追加字符串的长度,在追加完整字符串后面再加上'\0'后便结束了

strncat函数的模拟实现
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
void my_strncat(char* dest, const char* src, int len1, int len2, int n)
{
	char* ret = dest + len1;
	assert(src);
	assert(n <= len2);
	while ((n--) && (*ret++ = *src++))
    {
		;
    }
}
int main()
{
	char arr1[20] = "abcd";
	char arr2[] = "efghi";
	int len1 = strlen(arr1);
	int len2 = strlen(arr2);
	int n = 0;
	scanf("%d", &n);
	my_strncat(arr1, arr2, len1, len2, n);
	return 0;
}

strncmp

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

比较到出现另个字符不一样或者一个字符串结束或者num个字符全部比较完。

例:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    const char* p1 = "abcdef";
    const char* p2 = "abcqwer";
    int ret = strncmp(p1, p2, 4);
    printf("%d\n", ret);
}

执行结果:

C语言中字符串和内存函数的示例分析

C语言中字符串和内存函数的示例分析

strncmp函数的模拟实现
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
int my_strncmp(const char *dest, const char *src, int n)
{
	int ret = 0;
	assert(dest);
	assert(src);
	assert(n);
	while( (n--) && !(ret = (unsigned char)*dest-(unsigned char)*src) && *dest )
	{
		dest++;
		src++;
	}
	return ret;
}
int main()
{
	char arr1[] = "abcdef";
	char arr2[] = "abcedef";
	int n = 0;
	int ret = 0;
	int i = 0;
	scanf("%d",&n);
	ret = my_strncmp(arr1, arr2, n);
	if(ret == 0)
	{
		for(i=0; i<n; i++)
		printf("%c",arr1[i]);
		printf("=");
		for(i=0; i<n; i++)
		printf("%c",arr2[i]);
	}
	else if(ret < 0)
	{
		for(i=0; i<n; i++)
		printf("%c",arr1[i]);
		printf("<");
		for(i=0; i<n; i++)
		printf("%c",arr2[i]);
	}
	else
	{
		for(i=0; i<n; i++)
		printf("%c",arr1[i]);
		printf(">");
		for(i=0; i<n; i++)
		printf("%c",arr2[i]);
	}
	return 0;
}

四、字符串查找

strstr

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

返回指向 str1 中第一次出现 str2 的指针,如果 str2 不是 str1 的一部分,则返回空指针。

例:

int main()
{
    char *p1 = "abcdefabcdef";
    char *p2 = "def";
    char * ret = strstr(p1, p2);
    if(ret == NULL)
    {
        printf("子串不存在");
    }
    else
    {
        printf("%s\n", ret);
    }
    system("Pause");
    return 0;
}

执行结果:

C语言中字符串和内存函数的示例分析

 由此可得出,当有主字符串中存在两个及以上子串时,优先按第一次出现相同的地址进行打印,并且会一直打印完剩下的字符串

strstr函数的模拟实现
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
//KMP 算法
char *my_strstr(const char *p1, const char *p2)
{
    assert(p1 != NULL);
    assert(p2 != NULL);
    char *s1 = NULL;
    char *s2 = NULL;
    char *cur = (char*)p1;//当前指针current
    if(*p2 == '\0')
    {
        return (char*)p1;
    }
    while(*cur)
    {
        s1 = cur;
        s2 = (char*)p2;
 
        while(*s1 && *s2  && (*s1 == *s2))
        {
            s1++;
            s2++;
        }
        if(*s2 == '\0')
        {
            return cur;//找到子串
        }
        cur++;
    }
    return NULL;//找不到子串
}
 
int main()
{
    char *p1 = "abcdef";
    char *p2 = "def";
    char * ret = my_strstr(p1, p2);
    if(ret == NULL)
    {
        printf("子串不存在\n");
    }
    else
    {
        printf("%s\n", ret);
    }
    return 0;
}

strtok

char * strtok (char *str, const char *sep);
  • sep参数是个字符串,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。)

  • 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。

  • 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。

例:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    char arr[] = "qpzyahxf@163.com";
    char *p = "@.";
    char buf[1024] = {0};
    //strtok会改变字符串内容,buf防止原字符串被切割(保护原始数据)
    strcpy(buf, arr);
    //切割buf中的字符串
    char *ret = NULL;
    for(ret = strtok(arr, p); ret != NULL; ret = strtok(NULL, p))
    {
        printf("%s\n", ret);
    }
    // char *ret = strtok(arr, p);
    // printf("%s\n", ret);
    // ret = strtok(NULL, p);
    // printf("%s\n", ret);
    // ret = strtok(NULL, p);
    // printf("%s\n", ret);
    return 0;
}

执行结果:

C语言中字符串和内存函数的示例分析

strtok函数的模拟实现
#include <stdio.h>
char *my_strtok(char *str1 ,char *str2)
{
    static char *p_last = NULL;
    if(str1 == NULL && (str1 = p_last) == NULL)
    {
        return NULL;
    }   
    char *s = str1;
    char *t = NULL;
    while(*s != '\0')
    {
        t = str2;
        while(*t != '\0')
        {
            if(*s == *t)
            {
                p_last = s + 1;
                if( s - str1 == NULL)
                {
                    str1 = p_last;
                    break;
                }
                *s = '\0';
                return str1;
            }
            t++;
        }
        s++;
      }
      return NULL;
}
 
int main() 
{ 
    char arr[] = "qpzyahxf@163.com";
    char *ret = NULL;
    char *p = "@.";
    for(ret =  my_strtok(arr, p); ret != NULL; ret = my_strtok(NULL, p))
    {
        printf("%s\n", ret);
    }
    return 0; 
}

五、错误信息报告

strerror

char * strerror(int errum);

返回错误码,所对应的错误信息。

 例1:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    int i = 0;
    //1-10错误码的返回返回信息
    for(i = 0; i <= 10; i++)
    {
        printf("%d     %s\n", i, strerror(i));
    }
    system("pause");
    return 0;
}

执行结果: 

C语言中字符串和内存函数的示例分析

在实际在使用的时候,错误码并非由我们来控制的,而是接收系统返回的错误信息

例2:

#include <stdio.h>
#include string.h>
#include <errno.h>
    char *str = strerror(errno);//需引用头文件errno.h
    printf("%s\n", str);
    //errno 是一个全局的错误码的变量
    //当c语言的库函数在执行过程中,发生了错误,就会把对应的错误码,复制到errno中

例3:

#include <stdio.h>
#include <errno.h>
int main()
{
    //打开文件
    FILE *pf = fopen("test.txt", "r");
    if(pf == NULL)
    {
        printf("%s\n", strerror(errno));//知道错误的原因
    }
    else
    {
        printf("open file success.\n");
    }
    return 0;
}

执行结果: 

C语言中字符串和内存函数的示例分析

六、字符操作

字符分类函数

函数如果他的参数符合下列条件就返回真
iscntrl任何控制字符
isspace空白字符:空格‘ ',换页‘\f',换行'\n',回车‘\r',制表符'\t'或者垂直制表符'\v'
isdigit十进制数字 0~9
isxdigit十六进制数字,包括所有十进制数字,小写字母a~f,大写字母A~F
islower小写字母a~z
isupper大写字母A~Z
isalpha字母a~z或A~Z
isalnum字母或者数字,a~z,A~Z,0~9
ispunct标点符号,任何不属于数字或者字母的图形字符(可打印)
isgraph任何图形字符
isprint任何可打印字符,包括图形字符和空白字符

注:0位假,非0为真

 字符转换

int tolower ( int c ); 
//tolower 转小写字母
int toupper ( int c );
//toupper 转大写字母

例1:

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main()
{
    char ch = tolower('Q');
    putchar(ch);
    system("pause");
    return 0;
}

执行结果: 

C语言中字符串和内存函数的示例分析

例2:

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main()
{
    //大写字母转小写
    char arr[] = "No Mercy";
    int i = 0;
    while(arr[i])
    {
        if(isupper(arr[i]))
        {
            arr[i] = tolower(arr[i]);
        }
        i++;
    }
    printf("%s\n", arr);
    return 0;
}

执行结果: 

C语言中字符串和内存函数的示例分析

七、内存操作函数

在之前的学习中,我们了解了字符串拷贝可以使用strcpy函数,但是strcpy函数具有局限性。

当拷贝的数据不是字符串时,比如说int类型、float类型,还能使用strcpy函数吗?

strcpy函数在拷贝的时候是以\0为字符串拷贝的结束标志,那么在拷贝其它类型数据的时候,拷贝该结束的时候不一定存在\0。所以使用strcpy函数肯定是行不通的。那怎么办呢?

此时我们就可以使用memcpy函数-- - 内存拷贝函数,用来拷贝任意类型数据。

memcpy

void *memcpy ( void * destination, const void * source, size_t num );
//void* - 通用类型的指针-无类型指针
//dest destination 表示内存拷贝的目的位置
//src source 表示内存拷贝的起始位置
//size_t num 表示内存拷贝的字节数
  • 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

  • 这个函数在遇到 '\0' 的时候并不会停下来

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

例:

int main()
{
    int arr1[] = { 1,2,3,4,5 };
    int arr2[5] = { 0 };
    memcpy(arr2, arr1, sizeof(arr1));
    return 0;
}

调试结果:

C语言中字符串和内存函数的示例分析

memcpy函数的模拟实现
void *my_memcpy ( void *dest, const void *src, size_t num) 
{ 
    void *ret = dest; 
    assert(dest && src); 
    while (num--) 
    { 
        //*(char*)dest = *(char*)src;
		//dest = (char*)dest + 1;//++(char*)dest
		//src = (char*)src + 1;//++(char*)src
        *((char*)dest)++ = *((char*)src)++; 
    } 
    return ret; 
}
 
int main()
{
    int arr1[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int arr2[10] = { 0 };
	my_memcpy(arr2, arr1, 20);
    return 0;
}

memmove

void * memmove ( void * destination, const void * source, size_t num ); 
//void* - 通用类型的指针-无类型指针
//dest destination 表表示内存移动的目的位置
//src source 表示内存移动的起始位置
//size_t num 表示移动内存的字节数

 和memcpy的差别就是memmove函数处理的源内存块和目标内存块是可以重叠的

如果源空间和目标空间出现重叠,就得使用 比特科技 memmove函数处理

memmove函数的模拟实现
void *my_memmove( void *dest, const void *src, size_t num) 
{ 
    void * ret = dest; 
    assert(dest && src);
    if (dest <= src || (char *)dest >= ((char *)src + num)) 
    { 
        while (num--) 
        { 
            *(char*)dest = *(char*)src; 
            dest = (char*)dest + 1;
			src = (char*)src + 1;
        } 
    }
    else
    { 
        //从后向前拷贝
        while (num--)
        {
            *((char*)dest + num) = *((char*)src + num);
        }
    } 
    return ret; 
} 
 
int main()
{
    int arr1[10] = {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
    int arr2[10] = {0};
    my_memmove(arr1 + 2, arr1, 20);
    return 0;
}

memset

void* memset(void* dest, int c, size_t count);

作用:Sets buffers to a specified character.(将缓冲区设置为指定的字符)

以字节为内存设置单位

例:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr[] = "abcdefg";
	memset(arr, '*', 4);
	printf("%s", arr);
	return 0;
}

执行结果

C语言中字符串和内存函数的示例分析

memcmp

int memcmp ( const void * ptr1, 
             const void * ptr2, 
             size_t num );

比较从ptr1和ptr2指针开始的num个字节

返回值如下

C语言中字符串和内存函数的示例分析

例:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	int arr1[5] = { 1,2,3,4,5 };
	int arr2[5] = { 1,2,3,4,8 };
	int ret = memcmp(arr1, arr2, sizeof(arr1));
	if (ret > 0)
	{
		printf("arr1 > arr2");
	}
	else if (ret == 0)
	{
		printf("arr1 == arr2");
	}
	else
	{
		printf("arr1 < arr2");
	}
	return 0;
}

执行结果:

C语言中字符串和内存函数的示例分析

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