C语言——字符串+内存函数及其模拟实现
目录
- 0. 思维导图
- 1. 前言
- 2. 函数介绍
- 2.1 strlen
- 2.2 strcpy
- 2.3 strcat
- 2.4 strcmp
- 2.5 strncpy
- 2.6 strncat
- 2.7 strncmp
- 2.8 strstr
- 2.9 strtok
- 2.10 strerror
- 2.11 memcpy
- 2.12 memmove
- 2.13 memcmp
- 2.14 memset
- 3. 库函数模拟实现
- 3.1 模拟实现strlen
- 3.2 模拟实现strcpy
- 3.3 模拟实现strcat
- 3.4 模拟实现strcmp
- 3.5 模拟实现strstr
- 3.6 模拟实现memcpy
- 3.7 模拟实现memmove
- 4. 结语
0. 思维导图
1. 前言
C语言中对字符和字符串的处理很是频繁,但是C语言本身是没有字符串类型的,字符串通常放在常量字符串中或者字符数组中。
字符串常量适用于那些对它不做修改的字符串函数。
2. 函数介绍
2.1 strlen
strlen参数及返回类型:
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以 ‘\0’ 结束。
- 函数返回类型为size_t,是无符号。
用法示例:
//求字符串长度
int main()
{const char* str1 = "abcdef";const char* str2 = "bbb";if (strlen(str2) - strlen(str1) > 0){printf("str2>str1\n");}else{printf("srt1>str2\n");}return 0;
}
在这里,需注意strlen的返回类型是size_t,如果将if判断条件里的str1和str2交换位置,那么会出现什么样的结果呢?
2.2 strcpy
strcpy参数及返回类型:
char * strcpy ( char * destination, const char * source );
- 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(常量字符串不可作为目标参数)。
用法示例:
//拷贝字符串
int main()
{char arr1[20] = { 0 };char* p = "abcdefghjiklmn";char arr2[] = "hello world";//strcpy(p,arr2)//err p为常量字符串strcpy(arr1, arr2);printf("%s", arr1);return 0;
}
2.3 strcat
strcat参数及返回类型:
char * strcat ( char * destination, const char * source );
- 源字符串必须以 ‘\0’ 结束。
- 目标空间足够大,能容纳下源字符串的内容。
- 目标空间必须可修改。
用法示例:
//追加字符串
int main()
{char arr[20] = "hello ";strcat(arr,"RMB");printf("%s", arr);return 0;
}
那么strcat能不能自己给自己追加字符串呢?
答案是:不能。
原因:2个指针共同在操作一个数组,源字符串的’\0’处一直在被追加字符,那么就没有结束标志,会进入死循环。
2.4 strcmp
strcmp参数及返回类型:
int strcmp ( const char * str1, const char * str2 );
- 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
用法示例:
//比较字符串
int main()
{char arr1[] = "abcdef";char arr2[] = "abf";printf("%d",strcmp(arr1, arr2));return 0;
}
这里是一个字符一个字符进行比较,实际上是对应位置上的ASCII码值。
2.5 strncpy
strncpy函数参数及返回类型:
char * strncpy ( char * destination, const char * source, size_t num );
- 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。
用法示例:
//拷贝字符串(指定长度)
int main()
{char arr[20] = { 0 };printf("%s", strncpy(arr, "abcdef",3));return 0;
}
小贴士:
1、这里指定了拷贝长度,不会再添加’\0’进去
2、如果指定长度超出了拷贝的字符串长度,那么多超出的部分会补’\0’
2.6 strncat
strncat函数参数及返回类型:
char * strncat ( char * destination, const char * source, size_t num );
- 将源文件的第一个num字符附加到目标文件,加上一个终止空字符(‘\0’)。
- 如果source中C字符串的长度小于num,则只复制到结束空字符的内容。
用法示例:
//追加字符串(指定长度)
int main()
{char arr[20] = "abc";strncat(arr, "qweasd", 3);printf("%s\n", arr);return 0;
}
2.7 strncmp
strncmp函数参数及返回类型:
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。
用法示例:
//比较字符串(指定长度)
int main()
{char* p1 = "abcdef";char* p2 = "abcefgh";int ret1 = strncmp(p1, p2, 4);int ret2 = strncmp(p1, p2, 3);printf("%d\n", ret1);printf("%d\n", ret2);return 0;
}
2.8 strstr
strstr函数参数及返回类型:
const char * strstr ( const char * str1, const char * str2 );
~~~~~~~~~ char * strstr ( char * str1, const char * str2 );
- 返回str2在str1中第一次出现的指针,如果str2不是str1的一部分,则返回空指针。
用法示例:
//字符串查找
int main()
{char arr1[] = "abcdRMB";char arr2[] = "dRM";char* ret = strstr(arr1, arr2);if (ret == NULL){printf("Not Found\n");}else{printf("%s", ret);}return 0;
}
2.9 strtok
strtok函数参数及返回类型:
char * strtok ( char * str, const char * delimiters );
- 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。
用法示例:
int main()
{char arr[] = "csdn@rmb.com";char* p = "@.";char buf[20] = { 0 };strcpy(buf, arr);char* ret = NULL;for (ret = strtok(buf, p); ret != NULL; ret = strtok(NULL, p)){printf("%s\n", ret);}return 0;
}
2.10 strerror
strerror函数参数及返回类型:
char * strerror ( int errnum );
- C语言的库函数在运行的时候,如果发生错误,就会将错误码存放在一个变量中,这个变量是errno;
但是错误码是一些数字:1、2、3、4…
strerror函数即是返回错误码,所对应的错误信息。
用法示例:
//报告错误信息
int main()
{printf("%s\n", strerror(1));printf("%s\n", strerror(2));printf("%s\n", strerror(3));printf("%s\n", strerror(4));//读文件操作FILE* pf = fopen("test.txt", "r");if (pf == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));return 1;}fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}
字符分类函数:
函数 | 如果他的参数符号下列条件就返回真 |
---|---|
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 |
字符转换:
函数 | 功能 |
---|---|
tolower | 转换成小写字母 |
toupper | 转换成大写字母 |
这些C语言有许多库函数,我们可用工具进行查找我们想了解的函数,cplusplus这个网站内容丰富,感兴趣的可以点击浏览。
2.11 memcpy
上面讲的函数,都是操作字符类型的,有一定的局限性,所以出现了一些可操作内存的函数。
memcpy函数参数及返回类型:
void * memcpy ( void * destination, const void * source, size_t num );、
- 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。
用法示例:
int main()
{int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int arr2[10] = { 0 };int arr3[10] = { 0 };memcpy(arr2, arr1, 20);//从下标0开始拷贝memcpy(arr2, arr1 + 2, 20);//从下标2开始拷贝return 0;
}
- memcpy函数是有一定的局限性的,未提供内存的覆盖检测和处理。
- 虽然目前C语言库里面已经将memcpy的检测功能实现,但作为程序员,还是需要更谨慎一点,如果内存重叠,我们用memmove就行了。
2.12 memmove
memmove函数参数及返回类型:
void * memmove ( void * destination, const void * source, size_t num );
- 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memmove函数处理。
用法示例:
int main()
{//char* p = "abcdef";char arr1[] = "csdn.RMB";char arr2[] = "abcdefg";memmove(arr1, arr1 + 2, 3);memmove(arr2 + 2, arr2, 3);printf("%s\n",arr1);printf("%s\n", arr2);return 0;
}
2.13 memcmp
memcmp函数参数及返回类型:
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。
用法示例:
int main()
{int arr1[] = { 1,2,3,4 };int arr2[] = { 1,2,5,4 };char str1[] = "abcde";char str2[] = "abcde";int ret1 = memcmp(arr1, arr2,12);int ret2 = memcmp(str1, str2, 3);printf("%d\n", ret1);;printf("%d\n", ret2);;return 0;
}
2.14 memset
memset函数参数及返回类型:
void * memset ( void * ptr, int value, size_t num );
- 以字节为单位设置内存中的数据。
用法示例:
int main()
{char arr[] = "hello RMB";memset(arr, '6', 5);printf(arr);return 0;
}
小贴士:
这里因为是一个字节一个字节来修改的,那么对于整型的修改,就会不是那么尽意。
如图:将每一个字节都修改成1。
3. 库函数模拟实现
3.1 模拟实现strlen
贴士:
因为考虑到我们的实用性,将返回类型设置为int类型,如果强制要求按正规的,可设置为size_t类型。
方法1:
//计数器
int my_strlen(const char* str)
{assert(str != NULL);int count = 0;while (*str != '\0'){count++;str++;}return count;
}
方法2:
//递归实现
int my_strlen(const char* str)
{assert(str != NULL);if (*str != '\0'){return 1 + my_strlen(str + 1);}elsereturn 0;
}
方法3:
//指针-指针
int my_strlen(const char* str)
{assert(str != NULL);const char* start = str;while (*str){str++;}return str - start;
}
3.2 模拟实现strcpy
char* my_strcpy(char*dest,const char*src)
{assert(dest != NULL && src != NULL);char* ret = dest;while (*dest++ = *src++){;}return ret;
}
3.3 模拟实现strcat
char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{assert(dest != NULL && src != NULL); char* ret = dest;//找目标空间的\0while (*dest != '\0'){dest++;}//追加字符串while (*dest++ = *src++){;}return ret;
}
3.4 模拟实现strcmp
int my_strcmp(const char*str1,const char* str2)
{assert(str1 != NULL && str2 != NULL);while (*str1==*str2){if (*str1 == '\0'){return 0;}str1++;str2++;}return *str1 - *str2;
}
3.5 模拟实现strstr
const char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{assert(str1 != NULL && str2 != NULL);if (*str2 == '\0'){return str1;}const char* s1 = NULL;const char* s2 = NULL;const char* cp = str1;while (*cp){s1 = cp;s2 = str2;while (*s1 != '\0' && *s2 != '\0' && *s1 == *s2){s1++;s2++;}if (*s2 == '\0'){return (char*)cp;//定义的返回值是const char* ,我们强制类型换成char*类型}cp++;}return NULL;
}
当然了,这样匹配是有点繁琐,属于暴力求解。关于字符串的匹配,有一种KMP算法,之前博主写过KMP算法的讲解文字,有兴趣可点击链接了解:KMP算法。
3.6 模拟实现memcpy
void* my_memcpy(void* dest, const void* src,size_t num)
{assert(dest != NULL && src != NULL);void* ret = dest;while (num--){//这里我们并不知道传递过来的内容是什么类型//统一强制类型转换成 char*类型//这样就可以一个字节一个字节的拷贝*(char*)dest = *(char*)src;dest = (char*)dest + 1;src = (char*)src + 1;}return ret;
}
3.7 模拟实现memmove
void* my_memmove(void* dest, const void* src,size_t num)
{assert(dest != NULL && src != NULL);void* ret = dest;if (dest < src){//从前往后拷贝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;
}
4. 结语
~~ 本篇文章将大多数常用的字符及字符串操作函数以进行说明讲解,其他的如果同志们有兴趣可以借助工具进行学习(MSDN、cpulsplus)。
~~ 那么本期的分析就到这里,有帮助的话,希望大家好三连支持一下,蟹蟹,再见咯。
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