字符函数和字符串函数（下）- 暴力匹配算法

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一、strcmp

在平时登录一些信息账号的时候需要输入账号密码，输入后会根据库里存的账号密码进行比较，相等了才能进入，strcmp函数的作用就和这个比较类似。

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

功能：用来比较str1和str2指向的字符串，从两个字符串的第一个字符开始比较，如果两个字符串的ASCII码值相等，就比较下一个字符。直到遇到不相等的两个字符，或者字符串结束（任何一方的\0比较完之后就结束）。

第一个c的ASCII码值<q的ASCII码值，所以c所在的字符串小于q所在的字符串，后面的比较类似

参数：
str1:指针，指向要比较的第一个字符串
str2:指针，指向要比较的第二个字符串

返回值：

• 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

1.1 代码演示

这里不把字符串放到数组里也可以

1.2 strcmp的模拟实现

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
int my_strcmp(const char* arr1, const char* arr2)
{assert(arr1 && arr2);while (*arr1 == *arr2){if (*arr1 == '\0'){return 0;}arr1++;arr2++;}if (*arr1 > *arr2){return 1;}else{return -1;}
}int main()
{char arr1[] = "abcdef";char arr2[] = "abq";int r = my_strcmp(arr1, arr2);if (r > 0){printf("arr1 > arr2\n");}else if (r < 0){printf("arr1 < arr2\n");}else{printf("arr1 == arr2\n");}return 0;
}

这串代码中，函数内部的return 0会让my_strcmp函数立即终止执行，并且把控制权交还给调用它的main函数，而不是直接结束整个程序。

strcpy
strcat
strcmp

C语言中这几个字符串叫长度不受限制的字符串函数，无论是拷贝，追加，比较都是一次到\0，拷贝，追加，比较都在这一篇文章里

strncpy
strncat
strncmp

这几个是长度受限制的字符串函数，同上面函数的区别就是多了一个n。

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二、strncpy

char* strncpy( char* destination,const char* source,size_t num );

功能：字符串拷贝，将source指向的字符串拷贝到destination指向的空间中，最多拷贝num个字符。

参数：
destination:指针，指向目的地空间
source:指针，指向源头数据
num:从source指向的字符串中最多拷贝的字符个数

返回值：
strncpy 函数返回的目标空间的起始地址

2.2 代码演示

当遇到\0的时候，源头数据就已经拷贝结束了，能拷贝的已经拷贝完了，如果这里还不够5个，会补够5个，即补两个\0，补的\0并不来自源头数据，如下图：

2.3 比较strcpy和strncpy

• strcpy函数拷贝到\0为止，如果目标空间不够的话，容易出现越界行为
• strncpy函数指定了拷贝的长度，源字符串不一定要有\0，同时在设计参数的时候，就会多一层思考：目标空间的大小是否够用，strncpy相对strcpy函数更加安全灵活。

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三、strncat

char* strncat( char* destination,const char* source,size_t num );

基本和strcat是一样的,多一个num，表示最多追加num个字符。

3.1 代码演示

那么这里的\0是源头数据的字符串追加过来的呢？还是自动补的呢？

可以看出，这里只追加了两个字符，却在后面补了\0，说明追加的时候\0是自动补的，不是从源头数据追加的。

strnact追加6个字符的时候不会补3个\0，而是能追加的字符追加完后，补了一个\0，这就是strnact与strncpy的区别。

3.2 strcat和strncat对比

• 参数不同，strncat多了一个参数
• strcat函数在追加的时候要将源字符串的所有内容，包括\0都追加过去，但是strncat函数指定了追加的长度，追加过去后会自动补一个\0。
• strncat函数中源字符串中不一定要有\0了。
• strncat更加灵活，也更加安全

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四、strncmp

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

该函数与strcmp的区别就是多了一个参数num，意为比较两个字符串中前num个字符，即在num的范围内比较两个字符串谁大谁小。

4.1 代码演示

4.2 strcmp和strncmp比较

• 参数不同
• strncmp可以比较任意长度了
• strncmp函数更加灵活，更加安全。

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五、strstr

char* strstr( const char* str1,const char* str2);

功能：
strstr函数，查找str2指向的字符串在str1指向的字符串中第一次出现的位置。

简而言之：在一个字符串中查找子字符串。
strstr的使用得包含<string.h>

参数：
str1:指针，指向了被查找的字符串。
str2:指针，指向了要查找的字符串

返回值：

• 如果str1指向的字符串中存在str2指向的字符串，那么返回第一次出现位置的指针。
• 如果str1指向的字符串中不存在str2指向的字符串，那么返回NULL。

5.1 代码演示

5.2 strstr的模拟实现（暴力匹配算法）

该模拟需要借助这张图理解，而且由于应用场景复杂，接下来我会把该逻辑覆盖到的场景一一列出来。

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
//暴力匹配算法
char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{assert(str1 && str2);const char* p = str1;const char* s1 = NULL;const char* s2 = NULL;//特殊场景,空字符串作为子串if (*str2 == '\0')return (char*)str1;//枚举查找的次数while (*p){s1 = p;s2 = str2;//找一次的匹配过程while (*s1 && *s2 && (*s1 == *s2)){s1++;s2++;}if (*s2 == '\0')return (char*)p;p++;}return NULL;
}int main()
{/*char arr1[] = "heheabcdefabcdef";char arr2[] = "def";*/char arr1[] = "abbbcdef";char arr2[] = "bbc";char* p = my_strstr(arr1, arr2);//arr1被查找的字符串  arr2要查找的字符串if (p != NULL){printf("找到了：%s\n", p);}else{printf("没找到\n");}return 0;
}

场景一：完全匹配

char arr1[] = "abcdef";
char arr2[] = "abc";

第一次尝试（p = ‘a’）：
s1: ‘a’ → ‘b’ → ‘c’
s2: ‘a’ → ‘b’ → ‘c’ → ‘\0’
循环结束时，*s2 == ‘\0’，匹配成功，返回 p。

场景二：部分匹配但最终失败（重叠字符）

char arr1[] = "abbbcdef";
char arr2[] = "bbc";

第一次尝试（p = ‘a’）：
*s1 = ‘a’，*s2 = ‘b’，不相等，循环终止。
*s2 != ‘\0’，失败，p++。
第二次尝试（p = ‘b’）：
s1: ‘b’ → ‘b’ → ‘b’
s2: ‘b’ → ‘b’ → ‘c’
*s1 = ‘b’，*s2 = ‘c’，不相等，循环终止。
*s2 != ‘\0’，失败，p++。
第三次尝试（p = ‘b’）：
s1: ‘b’ → ‘b’ → ‘c’
s2: ‘b’ → ‘b’ → ‘c’ → ‘\0’
循环结束时，*s2 == ‘\0’，匹配成功，返回 p。

场景三：子串长度超过主串

char arr1[] = "abc";
char arr2[] = "abcd";

第一次尝试（p = ‘a’）：
s1: ‘a’ → ‘b’ → ‘c’ → ‘\0’
s2: ‘a’ → ‘b’ → ‘c’ → ‘d’
*s1 = = ‘\0’ 且 *s2 = = ‘d’，循环终止。
*s2 != ‘\0’，失败，p++。
后续尝试（p = ‘b’, ‘c’）：
每次比较第一个字符就失败。
最终：p 指向 ‘\0’，外层循环结束，返回 NULL。

场景四：空字符串作为子串
特殊处理：
代码开头检查 *str2 == ‘\0’，直接返回 str1。

场景五：子串包含 ‘\0’

char arr1[] = "abc\0def";  // 实际内容: "abc"
char arr2[] = "abc\0";     // 实际内容: "abc" + '\0'

第一次尝试（p = ‘a’）：
s1: ‘a’ → ‘b’ → ‘c’ → ‘\0’
s2: ‘a’ → ‘b’ → ‘c’ → ‘\0’
循环结束时，*s2 == ‘\0’，匹配成功，返回 p。

第二次while循环跳出来的三种情况：

1. 字符不相等（最常见的情况）
   条件：*s1 != *s2，且 *s1 和 *s2 均不为 '\0
2. str1 提前结束（主串长度不足）
   条件：*s1 == ‘\0’，且 *s2 != ‘\0’
3. str2 完全匹配（成功找到子串）
   条件：*s2 == ‘\0’，此时无论 *s1 是否为 ‘\0’，均说明 str2 已全部匹配

补充1：空字符串(" ")是任何字符串的子串，返回主串起始地址（str1）符合 “子串在主串中首次出现的位置” 的定义 —— 空串的位置可以视为从主串第一个字符之前开始。类似于数学中的”空集是任何集合的子集“。

补充2：return (char*)p; 和 return (char*)str1;
这两处强制类型转换的目的是将 const char* 类型转换为 char* 类型，以满足函数返回类型的要求。

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六、strtok

char* strtok( char* str,const char* delim );

功能：

• 分割字符串：根据delim参数中指定的分隔符，将输入字符串str拆分成多个子字符串。
• 修改原始字符串：strtok会直接在原始字符串中插入’\0’终止符，替换分隔符的位置，因此原始字符串会被修改。

参数：

1. str：首次调用时传入待分割的字符串；后续调用传入NULL，表示继续分割同一个字符串
2. delim：包含所有可能分隔符的字符串（每个字符均视为独立的分隔符）。

返回值：

• 成功时返回指向当前子字符串的指针。
• 没有更多子字符串时返回NULL。

使用步骤：

1. 首次调用：传入待分割字符串和分隔符
2. 后续调用：传入NULL和相同的分隔符，继续分割。
3. 结束条件：当返回NULL时，表示分割完成。

6.1 代码演示

第一次调用时，会从arr里从头找分隔符，会把字符串里的@符号改为\0，同时返回h的地址。

一般不会真的想改变原字符串的内容，就会提前拷贝一份，把arr里的内容拷贝给buf，做改动的时候只有buf改动。

这里为什么在第二次调用的时候传空指针还能切割原来的字符串呢？它是怎么找到地址的呢？
说明在上一次调用的时候会记住y的地址，这个函数在设计的时候，内部会放一个静态变量，此变量即使在外部函数调用结束后也不会销毁，下一次传空指针的时候会从记住的地址继续向后找，找到最后一个\0时，返回n的地址。再往后找返回一个空指针。

这样的写法显得太过笨重，想切割还要提前知道切几段，接下来再提供一种写法：

6.2 strtok的注意事项

• 破坏性操作：strtok会直接修改原始字符串，将其中的分隔符替换为’\0’。如果需要保留原字符串，应先拷贝一份。
• 连续分隔符：多个连续的分隔符会被视为单个分隔符，不会返回空字符串。
• 空指针处理：如果输入的str为NULL且没有前序调用，行为未定义（即第一次调用strtok就直接传空指针，程序会崩溃。

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七、strerror函数的使用

char* strerror( int errnum );

功能：

1. strerror函数可以通过参数部分的errnum表示错误码，得到对应的错误信息，并且返回这个错误信息字符串首字符的地址。
2. strerror函数只针对标准库中的函数发生错误后设置的错误码的转换。
3. strerror的使用需要包含<string.h>
   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函数就可以将错误码对应的错误信息字符串的地址返回。

参数：
errnum：表示错误码
这个错误码一般传递的是errno这个变量的值，在C语言有一个全局的变量叫：errno，当库函数的调用发生错误的时候，就会将本次错误的错误码存放在errno这个变量中，使用这个全局变量需要包含一个头文件errno.h。

在这之前要知道错误码是什么

网页在访问不到资源的时候，就会弹出一个404出来，404的意思就是无法访问此页面。

而上面所说的函数就能把对应的错误码转换为对应的错误信息。

7.1 代码演示

这里把一些错误码对应的错误信息打印出来

0：无错误
1：不允许的操作
2：没有那个文件或目录
3：没有那个进程
4：中断的函数调用
5：输入 / 输出错误
6：没有那个设备或地址
7：参数列表过长
8：可执行文件格式错误
9：错误的文件描述符

在一个真实的错误中，该函数是怎么使用的呢？这里手搓一个错误：

这里打开了一个根本不存在的文件,"r"的意思是以读的形式打开文件，该函数在打开文件之后会返回一个FILE类型的指针。

返回 1 表示打开文件失败

最后pf==NULL,防止其成为野指针。
创建了该文件就不会报错了。

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7.2 perror

void perror( const char* str );

perror相当于printf+strerror，它会自己去找错误码，并且将错误码代表的错误信息打印出来。perror函数打印完参数部分的字符后，再打印一个冒号和一个空格，再打印错误信息。

可以直观的看出，这个函数很方便，既不用包含头文件，也不需要printf，但也有其对应的缺点，strerror能自定义的部分实则更多，更加灵活。

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总结

以上就是这部分内容的全部了，有时候不得不说，永远保持谦逊，小编一直觉得自己C语言其实学的还可以，很扎实，但是越学到后面越是感觉，路还很远。