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C语言自学--字符函数和字符串函数

news 2025/9/22 7:39:37

1、字符分类函数

1.1、字符分类函数概述

1.2、常用字符分类函数

1.3、使用示例

1.4、注意事项

2、字符转换函数

3、strlen函数的使用与模拟实现

3.1、用计数器模拟strlen

3.2、指针相减的方式

3.3、递归的方式

4、strcpy函数的使用与模拟实现

4.1、模拟实现strcpy

4.2、表达式分解

5、strcat函数的使用与模拟实现

6、strcmp函数的使用与模拟实现

6.1、strcmp的模拟实现

7、strncpy函数的使用

7.1、strncpy函数的基本用途

7.2、关键特性

7.3、典型用法示例

7.4、注意事项

8、strncat函数的使用

8.1、strncat 函数简介

8.2、参数说明

8.3、返回值

8.4、使用示例

8.5、注意事项

8.6、常见问题

9、strncmp函数的使用

9.1、strncmp 函数简介

9.2、参数说明

9.3、返回值

9.4、使用示例

9.5、注意事项

10、strstr函数的使用与模拟实现

11、strtok函数的使用

12、strerror函数的使用

12.1、strerror 函数的基本介绍

12.2、函数参数和返回值

12.3、使用示例

12.4、注意事项

1、字符分类函数

1.1、字符分类函数概述

C语言中的字符分类函数用于判断一个字符是否属于特定类型（如字母、数字、空格等）。这些函数定义在头文件 ctype.h 中，返回值通常为 int（非零表示“真”，零表示“假”）。

1.2、常用字符分类函数

isalnum(int c)
检查字符是否为字母或数字。若 c 是字母（a-z、A-Z）或数字（0-9），返回非零值。

isalpha(int c)
检查字符是否为字母。若 c 是字母（a-z、A-Z），返回非零值。

isdigit(int c)
检查字符是否为十进制数字。若 c 是数字（0-9），返回非零值。

isxdigit(int c)
检查字符是否为十六进制数字。若 c 是 0-9、a-f 或 A-F，返回非零值。

islower(int c)
检查字符是否为小写字母。若 c 是 a-z，返回非零值。

isupper(int c)
检查字符是否为大写字母。若 c 是 A-Z，返回非零值。

isspace(int c)
检查字符是否为空白字符。包括空格、制表符（\t）、换行符（\n）等。

iscntrl(int c)
检查字符是否为控制字符。如 ASCII 码中 0-31 或 127（DEL）。

isprint(int c)
检查字符是否为可打印字符（包括空格）。

ispunct(int c)
检查字符是否为标点符号（非字母、数字或空格的可打印字符）。

isgraph(int c)
检查字符是否为图形字符（可打印且非空格）。

1.3、使用示例

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main()
{char arr[] = "I am a Studend.";//            0123456789.....int i = 0;while (arr[i] !='\0'){if (islower(arr[i])){arr[i] -= 32;}i++;}printf("%s\n",arr);return 0;
}

1.4、注意事项

函数参数类型为 int，但通常传递 char 类型时会自动转换。
函数对字符的检查基于当前区域设置（locale），但默认行为遵循 ASCII 编码。
若需处理宽字符（如 Unicode），需使用 wctype.h 中的函数（如 iswalpha）。

2、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

#include <ctype.h>
#include <stdio.h>int main() {char c = 'a';printf("Uppercase: %c\n", toupper(c));return 0;
}

3、strlen函数的使用与模拟实现

size_t strlen ( const char * str );

字符串以'\0'作为结束标志，strlen函数返回'\0'之前出现的字符个数（不包含'\0'）
参数指向的字符串必须以'\0'结尾
注意函数返回值类型为size_t，是无符号整型
使用strlen需要包含<string.h>头文件

3.1、用计数器模拟strlen

//用计数器模拟strlen
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
int my_strlen(const char * str)
//const在星号左边，不允许修改内容
//const在星号右边时，表示指针的地址不可变，但可以通过指针修改其指向的数据
{int count = 0;assert(str != NULL);while (*str !='\0'){count++;str++;}return count;
}
int main()
{char arr[] = "abcdef";size_t sz = my_strlen(arr);printf("%zd",sz);return 0;
}

3.2、指针相减的方式

指针相减的方式，知道指针开始位置和'\0'的位置，指针相减就是元素的个数。

//用指针相减模拟strlen
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
int my_strlen(const char * str)
{assert(str != NULL);const char* start = str;//start记录开始地址//只要没有找到'\0'就一直循环，记录最后一个地址while (*str != '\0'){str++;}return str - start;}
int main()
{char arr[] = "abcdef";size_t sz = my_strlen(arr);printf("%zd",sz);return 0;
}

3.3、递归的方式

一般不用递归的方式，除非要求不能在函数创建临时变量！！

//用递归的方式
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
int my_strlen(const char * str)
{assert(str != NULL);if (*str != '\0'){return 1 + my_strlen(str + 1);}else{return 0;//如果第一个字符是'\0',就返回0}}
int main()
{char arr[] = "abcdef";size_t sz = my_strlen(arr);printf("%zd",sz);return 0;
}

递归思路，递归就是大事化小（先递推下去，再回归）

4、strcpy函数的使用与模拟实现

char* strcpy(char * destination, const char * source );
//                1                    2
//将2拷贝到1中，2中必须要有'\0'，拷贝的时候会一起拷贝过去

#include <stdio.h>int main()
{char arr1[] = "hell world";char arr2[20] = { 0 };strcpy(arr2,arr1);//errprintf("%s\n",arr2);return 0;
}

注意事项：

源字符串必须以空字符 '\0' 结尾，没有'\0'，strcpy不会停止。
函数会将源字符串中的终止符 '\0' 一并复制到目标空间
目标缓冲区必须预留足够空间存放源字符串及其终止符
目标内存区域必须具有可写权限（可以修改）

错误示范：

#include <stdio.h>int main()
{char arr1[] = "hell world";char* p = "xxxxxxxxxxxxxxxxx";//常量字符串不能被修改strcpy(p,arr1);//errprintf("%s\n",p);return 0;
}

#include <stdio.h>int main()
{char arr1[] = "hell world";char arr2[] = { 0 };//初始化只有一个值，不能放下arr1的元素，要留够空间strcpy(arr2,arr1);//errprintf("%s\n",arr2);return 0;
}

4.1、模拟实现strcpy

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
void my_strcpy(char *destination  , const char* source)//因为是复制，所以不希望源头对应的值被修改，可以加const
{assert(destination && source);while (*source != '\0'){*destination = *source;source++;destination++;}*destination = *source; //因为'\0'没有复制过去，要单独复制过去
}int main()
{char arr1[] = "hell world";char arr2[20] = { 0 };my_strcpy(arr2, arr1);printf("%s\n", arr2);return 0;
}

优化：

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
//为了实现链式访问
//strcpy返回的是目标空间的起始地址
char*  my_strcpy(char* destination, const char* source)//因为是复制，所以不希望源头对应的值被修改，可以加const
//返回的是arr2的起始地址
{assert(destination && source);char* ret = destination;while (*source != '\0'){*destination = *source;source++;destination++;}*destination = *source; //因为'\0'没有复制过去，要单独复制过去return ret;//一开始把arr2的起始位置存起来，因为起始位置在上方已经变化了;//返回目标空间的起始地址
}int main()
{char arr1[] = "hell world";char arr2[20] = { 0 };char * pstr = my_strcpy(arr2, arr1);//方法2printf("%s\n", arr2);printf("%s\n", pstr);printf("%s\n", my_strcpy(arr2, arr1));//因为 my_strcpy(arr2, arr1)返回的就是目标空间的起始地址return 0;
}

再次优化：

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
char* my_strcpy(char* destination, const char* source)
{assert(destination && source);char* ret = destination;while (*destination++ = *source++){;}return ret;
}int main()
{char arr1[] = "hell world";char arr2[20] = { 0 };char* pstr = my_strcpy(arr2, arr1);//方法2printf("%s\n", arr2);printf("%s\n", pstr);printf("%s\n", my_strcpy(arr2, arr1));return 0;
}

4.2、表达式分解

‌*source++部分‌
- 先取source指针当前指向的字符值（*source）
- 然后将source指针自增1（++），使其指向下一个字符
- 例如：若source指向'h'，则先返回'h'，然后source指向'e'
‌*destination++部分‌
- 将*source++返回的值赋给destination指向的字符（*destination = value）
- 然后destination指针自增1（++），准备接收下一个字符
- 例如：若destination指向arr2[0]，则先执行arr2[0] = 'h'，然后destination指向arr2[1]
‌整体效果‌
- 每次循环执行一次字符复制和两个指针的自增
- 当遇到源字符串的'\0'时，循环终止（'\0'的ASCII为0，条件判断为假）

5、strcat函数的使用与模拟实现

strcat 是 C 语言标准库中的一个字符串拼接函数，其原型定义在 <string.h> 头文件中。函数声明如下：

char *strcat(char *dest, const char *src);

功能：将 src 字符串追加到 dest 字符串的末尾（覆盖 dest 的终止空字符 '\0'），并在新字符串的末尾添加一个新的终止空字符。
参数：
- dest：目标字符串，必须具有足够的空间容纳拼接后的结果。
- src：源字符串，以 '\0' 结尾。
返回值：返回指向 dest 的指针。

源字符串必须以 '\0' 作为结束符
目标字符串必须包含 '\0'，否则无法确定追加起始位置
目标缓冲区必须具有足够空间容纳源字符串内容
目标缓冲区必须可修改
不保证自己给自己追加。


#include <stdio.h>
#include <assert.h>char* my_strcat(char* dest, const char* src) {assert(dest && src);  // 空指针检查char* orig_dest = dest;// 定位到dest末尾while (*dest) dest++;// 逐字符复制src内容while ((*dest++ = *src++));return orig_dest;  // 返回目标字符串起始地址
}int main() {char arr1[20] = "hello ";char arr2[] = "world";printf("连接前: %s\n", arr1);my_strcat(arr1, arr2);printf("连接后: %s\n", arr1);  // 输出: hello worldreturn 0;
}

6、strcmp函数的使用与模拟实现

strcmp是C语言标准库中的一个字符串比较函数，用于比较两个以\0结尾的字符串。其原型定义在<string.h>头文件中：

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

返回值规则：

若str1小于str2（按字典序），返回负整数（通常为-1）。
若str1等于str2，返回0。
若str1大于str2，返回正整数（通常为1）。

strcmp的底层实现通常通过逐字符比较完成（比较的不是字符串的长度而是对应位置上的字符大小），直到遇到不匹配字符或字符串结束符\0：

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {char str1[] = "hello";char str2[] = "world";char str3[] = "hello";int result1 = strcmp(str1, str2);int result2 = strcmp(str1, str3);printf("Comparing '%s' and '%s': %d\n", str1, str2, result1);printf("Comparing '%s' and '%s': %d\n", str1, str3, result2);return 0;
}

运行上述代码后，输出如下：

Comparing 'hello' and 'world': -15
Comparing 'hello' and 'hello': 0

还可以优化：

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {char str1[] = "apple";char str2[] = "banana";char str3[] = "apple";// 比较 str1 和 str2int result1 = strcmp(str1, str2);if (result1 < 0) {printf("'%s' 小于 '%s'\n", str1, str2);} else if (result1 > 0) {printf("'%s' 大于 '%s'\n", str1, str2);} else {printf("'%s' 等于 '%s'\n", str1, str2);}// 比较 str1 和 str3int result2 = strcmp(str1, str3);if (result2 < 0) {printf("'%s' 小于 '%s'\n", str1, str3);} else if (result2 > 0) {printf("'%s' 大于 '%s'\n", str1, str3);} else {printf("'%s' 等于 '%s'\n", str1, str3);}return 0;
}

'apple' 小于 'banana'
'apple' 等于 'apple'