C语言：字符函数与字符串函数（1）
在编程的过程中，我们经常会遇到需要处理字符和字符串的情况，为了方便操作字符和字符串，C语言标准库中提供了一系列库函数，接下来我们就学习一下这些函数。
目录
1. 字符分类函数
2. 字母转换函数
3. strlen函数的使用和模拟实现
4. strcpy函数的使用和模拟实现
5. strcat函数的使用和模拟实现
1. 字符分类函数
C语言中有一系列的函数是专门做字符分类的，也就是⼀个字符是属于什么类型的字符的。 这些函数的使用都需要包含一个头文件是<ctype.h>
一共有下面这些函数，当这些函数处理的字符满足条件时返回值就为真：
iscntrl：任何控制字符
isspace：空白字符：空格' '，换页符'\f'，换行符'\n'，回车'\r'，制表符'\t'或者垂直制表符'\v'
isdigit：十进制字符'0'~'9'
isxdigit：十六进制字符：包括十进制所有字符，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：字母或数字，a~z，A~Z，0~9
ispunct：标点字符，任何不属于数字或者字母的（可打印）字符
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
这些函数的使用方法非常相似，我们就只列举一个函数的使用方法：
int islower(int c);通过返回值来说明是否是小写字母，如果是小写字母就返回非0的整数，如果不是小写字母，则返回0。
例如：将字符串中的小写字母转换为大写字母
#include <ctype.h>
#include <stdio.h>
int main()
{int i = 0;char s[] = "Hello World";while(s[i]){if(islower(s[i]))s[i] -= 32;i++;}printf("%s\n",s);return 0;
}HELLO WORLD当返回值为非0值时，将字符的数值减去32，将小写字母转换为对应的大写字母，最后将修改后的字符串打印出来，查看结果是否符合预期。
2. 字母转换函数
C语言提供了2个字符转换函数：
int tolower ( int c ); //将参数传进去的⼤写字⺟转⼩写
int toupper ( int c ); //将参数传进去的⼩写字⺟转⼤写上面的代码中，我们是利用islower函数来判断字符是否为小写字母，若是，则让其减去32，实现小写字母转化为大写字母的效果。而现在，我们可以直接使用toupper函数将小写字母转化为大写字母，例如：
#include <ctype.h>
#include <stdio.h>
int main()
{int i = 0;char s[] = "Hello World";while(s[i]){if(islower(s[i]))s[i] = toupper(s[i]);i++;}printf("%s\n",s);return 0;
}3. strlen函数的使用和模拟实现
strlen函数原型为：
size_t strlen ( const char * str );字符串以字符'\0'为结束标志，strlenm函数返回的值是字符串中字符'\0'前的字符个数（不包括'\0'）
参数指向的字符串必须要以'\0'结束
注意函数的返回值类型为size_t，是无符号的
strlen的使用需要包含头文件<string.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
int main()
{char s[] = "Hello World";printf("%d\n", strlen(s));return 0;
}11我们在前面指针的内容中就已经讲解过怎么模拟实现strlen函数，这里不再重复：
因为会使用到指针，这里加上assert，防止使用空指针
#include <assert.h>
size_t my_strlen(char* s)
{assert(s);size_t len = 0;while(*s++){len++;}return len;
}这里再给处一种不创建临时变量的方法：
int my_strlen(const char * str)
{assert(str);if(*str == '\0')return 0;elsereturn 1+my_strlen(str+1);
}利用递归与指针的方式，在不创建临时变量的情况下，模拟实现strlen函数，不过这种方法的运行效率比较低，运行会上面的代码慢
4. strcpy函数的使用和模拟实现
strcpy函数的原型为：
char* strcpy(char * destination, const char * source );Copies the C string pointed by source into the array pointed by destination, including the terminating null character (and stopping at that point).简单来说就是将一个字符串的内容复制到另一个字符串中，进行这个操作要满足这些条件：
源字符串必须以'\0'结尾。
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。
目标空间必须可修改。
了解这些后，我们可以尝试将一个字符串的内容复制到另一个字符串中：
#include <string.h>
#include <stdio.h>
int main()
{char s1[20] = "Hello World";char s2[] = "Good morning";printf("%s\n", strcpy(s1,s2));printf("%s\n",s1);return 0;
}Good morning
Good morning了解了使用方法后，我们现在来思考如何模拟实现strcpy函数：
由于C语言自带的strcpy函数无法检测目标字符串大小是否能够放下源字符串内容，我们在模拟实现时加上这一步判断。
首先，我们要让函数接收目标字符串dest和源字符串src的地址。
接着，我们要保证传递的两个字符串的地址是有效的，我们要使用assert函数；而且，也要保证字符串dest足够放下字符串src中的内容，那就需要比较两个字符串的大小。考虑到目标字符串中可能出现'\0'提前出现的情况，我们不能使用strlen来计算目标字符串的大小，因此，我们需要用sizeof来计算目标字符串大小；相对地，源字符串不需要考虑这个问题，但是字符'\0'也是需要占据空间地，因此在比较时需要让其+1。但是，由于字符数组dest地址在传递给函数时会转化为数组首元素的地址，在函数内部中使用时只能找到该元素而无法找到整个字符数组，因此在传递参数时我们还有额外传递参数size_dest，用于比较大小。
然后，我们就需要考虑如何将一个字符串的内容复制到另一个字符串中。
这里我们就要使用指针方法逐个访问字符串dest和src中的内容，并将src中的内容赋值给dest，直到访问到src中的'\0'。
最后，返回目标字符串的地址，但是现在有个问题，那就是指针dest指向的地址在我们复制操作结束后已经不是指向dest首字符的地址了。因此，我们需要在赋值前创建一个指针变量来存储该地址，用于最后返回。
分析完毕，代码形式如下：
char* my_cpy(char* dest,const char* src,size_t size_dest)
{assert(dest && src);if(size_dest < strlen(src) + 1){printf("目标字符串空间大小不足");return NULL;}char* origin_dest = dest;while((*dest++ = *src++));return origin_dest;
}我们尝试使用一下函数my_cpy：
int main()
{char s1[20] = "Hello World";char s2[] = "Good morning";printf("%s\n", my_cpy(s1,s2, sizeof(s1)));printf("%s\n",s1);return 0;
}Good morning
Good morning我们可以发现，打印结果符合我们预期，代码成功模拟实现了strcpy函数的效果。
5. strcat函数的使用和模拟实现
函数strcat原型如下：
char *strcat(char *dest, const char *src);Appends a copy of the source string to the destination string.
The terminating null character in destination is overwritten by the first character of source,
and a null-character is included at the
end of the new string formed by the concatenation of both in destination
简单来说就是，将一个字符串的内容追加到另一个字符串的末尾，进行这个操作要满足这些条件：
源字符串必须以'\0'结束
目标字符串中也得有'\0'，否则无法知道从哪里开始追加
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。
了解这些后，我们可以尝试使用一下strcat函数：
#include <string.h>
#include <stdio.h>
int main()
{char s1[20] = "Hello ";char s2[] = "World";printf("%s\n", strcat(s1,s2));printf("%s\n",s1);return 0;
}Hello World
Hello World我们可以看到，strcat函数成功将字符串s2的内容追加到了字符串s1末尾。
现在，我们来思考一下如何模拟实现strcat函数：
同样的，由于C语言自带的strcat函数无法检测目标字符串大小是否能够放下源字符串内容，我们在模拟实现时加上这一步判断。
首先，我们需要函数接收两个字符串dest和src的地址，以及字符串dest的大小size_dest。
接着，就是相同的操作，检验指针的有效性以及字符串dest的空间是否符合要求。若是条件都满足，创建一个指针变量来存储dest的地址。
然后，就是追加的操作，这一步和上面my_cpy的操作一样。只不过我们需要先找到dest中第一个'\0'的位置，然后再开始追加操作。
最后，返回dest的地址。
代码形式如下：
char* my_cat(char* dest,const char* src,size_t size_dest)
{assert(dest && src);size_t need = strlen(dest) + strlen(src) + 1;if(size_dest < need){printf("目标空间不足，实际需要空间为%zd\n",need);return NULL;}char* origin_dest = dest;while(*dest) dest++;while((*dest++ = *src++));return origin_dest;
}我们尝试使用一下函数my_cat：
int main()
{char s1[20] = "Hello ";char s2[] = "World";printf("%s\n", my_cat(s1,s2, sizeof(s1)));printf("%s\n",s1);return 0;
}Hello World
Hello World我们可以发现，打印结果符合我们预期，代码成功模拟实现了strcat函数的效果。