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C语言:字符函数

news 来源：原创 2025/6/14 8:47:00

在学习完成了C语言的的指针这一大难点后，我们将继续学习C语言里面的库函数，其中字符函数也是比较重要的一类。

零 . 字符函数：

下面列出了头文件 ctype.h 中定义的函数。
这些函数用于测试字符是否属于某种类型，这些函数接受 int 作为参数，它的值必须是 EOF 或表示为一个无符号字符。
如果参数 c 满足描述的条件，则这些函数返回非零（true）。如果参数 c 不满足描述的条件，则这些函数返回
在这里插入图片描述在这里插入图片描述

这些函数所需要的头文件是ctype.h,在这里我们只需要练习一个函数就ok了，其他的函数是非常类似的。借助下面的练习完成。

1.1. 练习1：将字符串中的小写字母改成大写字母，其他不变

方法一：利用ASCII码来改变

代码如下：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include<stdio.h>
#include<ctype.h>
//练习1：将字符串中的小写字母改成大写字母，其他不变
int main()
{char str[] = "hElLo WOrld";char c;int i = 0;while (str[i]){char c = str[i];if (islower(c))c -= 32;putchar(c);i++;}return 0;
}

我们来看这段代码：1. 其中islower就是判断字母是小写，如果是小写，那么减去32（小写字母（ASCII 97–122）减去32 → 大写字母（ASCII 65–90），如果是大写就不进去if内部。
2. putchar输出转换后的字符（或原大写字符）到标准输出。
3. 循环条件​：str[i] 检查当前字符是否为非零（即非 '\0'），遇到结束符时终止
4. char c 声明字符变量，用于存储单个字符，将 str[i] 的值（字符）复制到变量 c 中，二者内存独立，修改 c 不影响原字符串

方法二：利用字符转换函数

代码如下：

//练习1：将字符串中的小写字母改成大写字母，其他不变
int main()
{char str[] = "hElLo WOrld";char c;int i = 0;while (str[i]){char c = str[i];c = toupper(c);putchar(c);i++;}return 0;
}

此时就不需要判断了，如果加了判断也是ok的，这样就能把字符进行大写化
toupper就是：to upper，往上-大写。
tolower就是：to lower，往下-小写。

一. 重要的字符函数：

1. strlen函数

1. 1.strlen 函数的使用：

在这里插入图片描述

strlen是库函数，本质是通过计算字符串里面的\0前面的字符的个数，他是可以用来计算字符串，但是不能用来计算字符数组的（一般字符数组里面不含\0）
同时返回值是一个无符号数，需要打印的话使用：%zd；传入字符串的首地址就ok

1.2 . strlen函数的模拟：

代码如下：

size_t my_strlen(char* c)
{int count = 0;while (*c){count++;c++;}return count;
}int main()
{char* c = "helso";int ret = my_strlen(c);printf("%zd", ret);
}

还可以做一下稍微的改进：

size_t my_strlen(char* c)
{int count = 0;while (*c++){count++;}return count;
}int main()
{char* c = "helsole";size_t ret = my_strlen(c);printf("%zd", ret);
}

先来看这个第二个代码的while循环：

  • *c++ 包含两步操作：
    • ​*c**​：解引用指针 c，获取当前字符的值。
    • ​c++​：指针后移（指向下一个字符），​副作用发生在解引用之后。
      在这里插入图片描述

可以详细看这张图标来完成。我们还可以继续尝试递归的方式还有

#include<assert.h>
size_t my_strlen(const char* str)
{assert(str);if (*str == '\0')return 0;elsereturn 1 + my_strlen(str + 1);
}int main()
{char a[] = "heijos";size_t ret = my_strlen(a);printf("%zd", ret);
}

2.strcpy函数

2.1 strcpy的使用：

C 库函数 **char *strcpy(char dest, const char src) 把 src 所指向的字符串复制到 dest。
该函数返回一个指向最终的目标字符串 dest 的指针。
在这里插入图片描述

cpy顾名思义就是靠拷贝函数：将原字符串拷进目标字符串（src–>dest）,需要注意的是：
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，同时原来的字符串也是以‘\0’结尾。（\0也会被复制）

#include<string.h>
int main()
{char* c = "copy to d";char d[10] = { 0 };strcpy(d, c);printf("%s", d);
}

网址给出的案例在这里插入图片描述

最后结果：在这里插入图片描述

strcpy代码模拟：

我们尝试模拟，代码如下：

char* my_strcpy(char* dest, const char* str)
{int tmp = dest;while (*str){*dest = *str;dest++;str++;}return dest;
}#include<string.h>
int main()
{char* c = "copy to d";char d[10] = { 0 };my_strcpy(d, c);printf("%s", d);
}

这段代码就完成了复制；我们还可以做一下改进：

char* my_strcpy(char* dest, const char* str)
{int tmp = dest;while (*dest++ = *str++);return dest;
}#include<string.h>
int main()
{char* c = "copy to d";char d[10] = { 0 };my_strcpy(d, c);printf("%s", d);
}

以下分步拆解首次循环逻辑（假设 str 初始指向字符串 "copy to d" 的首字符 'c'）：

​步骤​​操作​​指针状态​​**dest 赋值结果**​
1. while (*str++) 检查先取 *str 的值（'c'，非零 → 条件为真） → ​**再执行 str++**​str 指向 'o'​未执行赋值​
2. 进入循环体执行 *dest = *strstr 仍指向 'o'dest[0] = 'o'
3. dest++目标指针后移dest 指向下一个位置-

​关键问题​：

  • ​首字符 'c' 被完全跳过​：条件判断时检查了 *str（'c'），但 str++ 在进入循环体前已执行，导致循环内 *str 实际指向的是第二个字符 'o'。
  • ​**dest[0] 未被覆盖​：因初始化为 0（char d[10] = {0}），且未被赋值 → 首字节仍是 '\0'，导致 printf 输出空字符串。
    你的问题直指C语言中    后置自增运算符（*str++）的核心陷阱**​：它会在判断条件后立刻移动指针，导致循环内操作错位。以下是详细分析：
🔍 ​问题核心：while (*str++) 的执行顺序​

以下分步拆解第二段代码的首次循环逻辑（假设 str 初始指向字符串 "copy to d" 的首字符 'c'）

​步骤​​操作​​指针状态​​**dest 赋值结果**​
1. while (*str++) 检查先取 *str 的值（'c'，非零 → 条件为真） → ​**再执行 str++**​str 指向 'o'​未执行赋值​
2. 进入循环体执行 *dest = *strstr 仍指向 'o'dest[0] = 'o'
3. dest++目标指针后移dest 指向下一个位置-

​关键问题​：

  • ​首字符 'c' 被完全跳过​：条件判断时检查了 *str（'c'），但 str++ 在进入循环体前已执行，导致循环内 *str 实际指向的是第二个字符 'o'。
  • ​**dest[0] 未被覆盖**​：因初始化为 0（char d[10] = {0}），且未被赋值 → 首字节仍是 '\0'，导致 printf 输出空字符串。
⚠️ ​对比：三种自增写法的差异​

以下对比你提供的三版代码中 while 条件的行为：

​代码版本​​**while 条件**​​行为​​是否复制首字符​
​第一段​while (*str)检查当前字符非 '\0'，​不自增指针​ → 循环内复制当前字符✅ 是
​第二段​while (*str++)检查后立刻自增​ → 循环内复制的是下一个字符​❌ 否（跳过首字符）
​第三段​while (*dest++ = *str++)先复制当前字符（包括 '\0'），​再自增​ → 完整复制✅ 是

💡 ​核心区别​：​后置自增（i++）在表达式中“先返回值，再自增”​，导致条件判断和循环内操作使用的指针位置不同步

3.strcat函数

3.1 strcat函数的使用：

C 库函数 **char *strcat(char dest, const char src) 把 src 所指向的字符串追加到 dest 所指向的字符串的结尾
在这里插入图片描述

该函数返回一个指向最终的目标字符串 dest 的指针。
两个字符串要求以\0结尾。
正确代码如下

int main()
{char c[22] = "i like";char* b = " you";strcat(c, b);printf("%s", c);
}

避免出现目标空间不够，会出先错误。

3.2 strcat的模拟实现

通过观察我们做出以下代码

char* my_strcat(char* dest, char* str)
{char *tmp = dest;while (*dest++);dest--;while ((*dest++ = *str++));return tmp;
}int main()
{char c[22] = "i like";char* b = " you";my_strcat(c, b);printf("%s", c);
}
为什么有dest–

在 C 语言的字符串操作中，while (*dest++) 这种循环是定位目标字符串末尾的常见写法，但它的执行逻辑会导致 dest 指针最终指向 '\0' ​之后的位置，而非 '\0' 本身。以下是详细分析：

🔍 ​**while (*dest++) 的执行机制**​

假设目标字符串 dest 为 "i like"（存储在数组 c[22] 中），其内存布局如下（'\0' 在索引 6 处）：

索引01234567…
字符ilike\0?…

循环的执行步骤如下：

  1. ​**检查条件 *dest**​：
    • 若 *dest 非 '\0'，条件为真，进入循环体（但此循环无显式循环体，仅执行指针自增）。
  2. ​**执行自增 dest++**​：
    • ​后置自增​：先返回 dest 的当前值，再将 dest 指向下一位置。
  3. ​**重复直到遇到 '\0'**​：
    • 当 dest 指向 c[6]（'\0'）时：
      • 条件 *dest 为 0（假），​但自增仍会执行​ → dest 移动到 c[7]。
        因此dest–是必须要有的。

4.strcmp函数

4.1strcmp的使用

顾名思义就是比较两个字符串的大小：
在这里插入图片描述

我们先说以下cmp的比叫方式：
字符串通过标准库函数 strcmp() 实现比较，核心逻辑为：

  • ​逐字符ASCII值对比​：从首字符开始，逐个比较字符的ASCII值
  • ​终止条件​：
    • 遇到不相同的字符 → 返回两字符ASCII差值（正数/负数）。
    • 遇到 \0 结束符 → 若长度不同，短字符串较小；否则相等（返回0）
      ![[Pasted image 20250613170755.png]]
      使用说明，代码如下：
int main()
{char c[22] = "i like";char* b = " you";int ret = strcpmy(c, b);if (ret = 0)printf("一样大");if (ret < 0)printf("c < b");else {printf("c > b");}
}

4.2.strcmp的模拟实现：

第一次尝试而写的错误代码，没有考虑到\0,就是str的结束

int my_strcmp(const char *str1,const char * str2 )
{while (*str1 - *str2 == 0){str1++;str2++;}return *str1 - *str2;
}int main()
{char c[22] = "i like";char* b = " you";int ret = my_strcmp(c, b);if (ret == 0)printf("一样大");if (ret < 0)printf("c < b");else {printf("c > b");}
}

改进过后的代码就有：

int my_strcmp(const char *str1,const char * str2 )
{while (*str1 != 0 && *str1 - *str2 == 0){//只有未到达/0时才继续str1++;str2++;}return *str1 - *str2;//当到达0时一定比没到到达的小，这样比较出来了
}int main()
{char c[22] = "i like";char* b = " you";int ret = my_strcmp(b,c);if (ret == 0)printf("一样大");if (ret < 0)printf("c < b");else {printf("c > b");}
}

在这里插入图片描述

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