字符函数和字符串函数

字符函数和字符串函数

字符函数分类

C语言有一些列函数用于对不同的字符进行分类，一个字符属于何种类型。以下函数都需要包含头文件 ctype.h。

函数	参数符合以下条件返回真
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‘，垂直制表符 ‘\v’。
isdigit	十进制数字字符 ‘0’ ~ ‘9’
isxdigit	十六进制数字，包括十进制数字字符，小写字母a-f，大小字母A-F
islower	小写字母 a~z
isupper	大写字母 A~Z
isalpha	字母或数字，a-z、A-Z、0-9
ispunct	标点符号，任何不属于数字或字符的图形字符（可打印）
isgraph	任何图形字符
isprint	任何可打印字符，包括图像字符、空白字符

我比较推荐使使，isdigit、islower和isupper这三个函数，主要的好记忆，根据英文翻译就可以直到它是何种功能。

digit：数字0-9、lower：下面的、upper：上面的。

#include <stdio.h> #include <ctype.h> int main() { 	printf("%d\n", isdigit(6)); 	printf("%d\n", islower('A')); 	printf("%d\n", isupper('a')); 	return 0;//错误使用，返回0，执行代码将放回0 0 0 } 

int main() { 	printf("%d\n", isdigit('6')); 	printf("%d\n", islower('a')); 	printf("%d\n", isupper('A')); 	return 0; } 

当然，以上的写法非常粗糙，没有任何技术~

例如：写一串代码，判断字符是否为大写，就可以使用isupper函数 if(isupper('str1') > 0)，返回值大于0就说明str1是大写字母。

字符转换函数

头文件：ctype.h

函数原型：

int tolower(int c);//将大写字母转换为小写字母 int toupper(int c);//将小写字母转换为大写字母 

用于对字符大小写的的转换

tolower：

• 转换成功，返回转换后的小写字符。
• 若c不是大写字母，通常返回原始字符。

toupper：

• 转换成功，返回转换后的大写字符
• 若c不是小写字符，通常返回原始字符

strlen的使用和模拟实现

使用strlen函数

函数原型：

size_t strlen(const char* str); 

用于统计字符串个数，结束标志是 ’\0‘，在字符串里遇见这个字符’\0‘，就会结束函数调用，将统计的值返回。若传递的字符串里没有以 ’\0‘结尾，那使用strlen函数就会越界访问非字符串的内容，直到碰见 ’\0‘才会停止。

例如，计算一个字符数组的大写：

int main() { 	char arr[] = { 'a', 'b', 'c'}; 	printf("%zd\n", strlen(arr)); } 

运行结果与预期差距太大了，离谱~。由于，字符数组里没有存放 ’\0‘在统计完数组里的字符后，还在数组之外的空间进行统计，直到碰见 ’\0’才结束的。

这里通过调试功能也发现，在内存1里，从61（字符a的十六进制ASCII码值）开始数数，一值数到 fe 7f 00 00这一行，00之前的确有42的字符。

注意：

• strlen函数的返回值是size_t类型的，无符号整形类型。

判断以下代码执行后，打印 > 还是 <=。

int main() {  	char str1[] = "abcdef"; 	char str2[] = "abc";  	if ((strlen(str2) - strlen(str1)) > 0) 	{ 		printf(">\n"); 	} 	else 	{ 		printf("<=\n"); 	} 	return 0; } 

结果是 > 符号，原因是无符号整形 与 无符号整形计算的结果也是无符号整形。

模拟实现strlen函数

strlen的3种写法：

计数器：

size_t my_strlen(const char* str) { 	assert(str); 	size_t count = 0; 	while (*str)//等价于 *str != '\0' 	{ 		str++; 		count++; 	} 	return count; } 

这里我们只需要统计，字符串str在’\0’之前的字符个数，我们可以创建一个count变量用来统计’\0’之前的字符个数，使用while循环，遍历字符串，直到遇见’\0’结束循环，将统计完的count返回即可。

由于传递的str字符串不能为空，也不期望在函数内对齐进行修改，这里使用了assert断言，及const修饰来限制了str字符串，使函数有更好的健壮性。

’\0‘的ASCII码值为0，所以*str，等价于 *str != ‘\0’，

指针-指针：

size_t my_strlen(const char* str) { 	assert(str); 	char* cur = str; 	while (*cur) 	{ 		cur++; 	} 	return cur - str; } 

指针-指针的写法思路与count计数类似，都需将将字符串遍历到’\0’之前，其主要区别，使用最后一个字符的指针减去第一个字符的指针，就等于它们之间的字符个数，并将其放回。

递归(不创建临时变量)：

size_t my_strlen(const char* str) {     if(str != NULL)     {         return 1 + my_strlen(str + 1); 	}     else         return 0; } 

strcpy的使用和模拟实现

使用strcpy函数

函数原型：

char* strcpy(char* destination, const char* source);                      目标空间                   源头 

将源头字符串内存拷贝到目标空间中。

返回值：目标空间的起始地址，为了函数间的链式访问

• 会将源字符串的 ’\0‘拷贝到目标空间

• 源头字符串结尾必须包含 ’\0‘

• 目标空间足够大，能够存放源头字符串

• 目标空间能够被修改

  通过调试发现，的确发生了将源头字符串的 ’\0‘，一起拷贝在目标空间中。
  

int main() { 	char str1[] = "abcdef"; 	char str2[20] = {0}; 	strcpy(str2, str1); 	printf("%s\n", str2); 	return 0; } 

模拟实现strcpy

char* my_strcpy(char* dest, const char* src) {     assert(dest && src);     char* ret = dest;     while(src != '\0')     {         *dest = *src;         dest++;         src++; 	}     *dest = *src;     return ret; } 

strcpy的底层逻辑也很好理解，就是将src字符串里的内存拷贝到dest，所以通过循环遍历每一个字符将其复制到dest里，需要注意的是，while循环的结束条件是src != '\0'，所以在出循环后还需要讲src的末尾赋给dest。

需要返回的是目标空间的起始地址，在函数起始将dest的地址保存 char* ret = dest;。

字符串src是不期望发生改变，传递的dest字符串和src字符串不能为空，所以加入了 const和assert进行限制判断。

代码优化：

char* my_strcpy(char* dest, const char* src) {     assert(dst && src);     char* ret = dest;     while(*dest++ = *src++);     return ret; } 

while循环里的这一步非常巧妙，是后置++，所以先对字符串dest和src解引用，然后在将src的值赋给dest，此时才得到的表达式结果。当循环进行到最后一步，src的值为’\0‘此时并不会退出循环，因为表达式的结果并没有计算出，将’\0‘赋给dest后，条件为假，跳出循环。

strcat的使用和模拟实现

使用strcat函数

函数原型：

char* strcat(cahr* destination, const char* source);                      目标空间                   源头 

将源字符串的内容接到目标空间，将两个字符串串在一起。

返回目标空间起始地址

• 源字符串必须以 '\0'结束
• 目标字符串也要有 '\0'，否则无法追加
• 目标空间足够大，放得下源字符串内容
• 目标空间必须可以被修改

int main() { 	char str1[] = "abcdef"; 	char str2[20] = "xxxxx"; 	strcat(str2, str1); 	printf("%s\n", str2); 	return 0; } 

通过调试代码发现，在进行追加时，是从目标空间字符串的结尾'\0'开始追加，并将其覆盖。

模拟实现strcat

char* my_strcat(char* dest, const char* src) {     char* ret = dest;     assert(dest && src);     while(dest != '\0') 		dest++;     while(*dest++ = *src++);     return ret; } 

strcat函数的逻辑与strcpy类似，都需要拷贝，但拷贝的起始位置不同，strcpy是从目标字符串起始位置拷贝，strcat是从目标字符串的结束位置开始拷贝，所以需要使用两个循环，第一个循环使目标字符串的指针指向 '\0'，然后将src的内容拷贝进dest里。最后返回目标空间起始位置。

字符串src是不期望发生改变，传递的dest字符串和src字符串不能为空，所以加入了 const和assert进行限制判断。

自己给自己追加？我们使用自己模拟的strcat函数，会陷入死循环，

将'\0'覆盖进入死循环。

这里，dest和src将指向同一个字符串，从 '\0'开始追加后，将 '\0'覆盖，这样目标字符串和源字符串都没有以'\0'结尾，那就不会跳出循环，一直追加下去。

而头文件里的strcat在vs编译器里，自己给自己追加不会出现这种情况，当然其余编译器也不一定支持这种做法。

strcmp的使用和模拟实现

使用strcmp函数

函数原型：

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

是用来比较字符串大小的

• 比较对应位置字符的ASCII码值，比较出结果直接返回，不会全部比较完字符串。

• str1 > str2 返回 大于0

• str1 < str2 返回小于0

• 相等 放回 0；

int main() { 	char arr1[] = "abcdef"; 	char arr2[] = "axcdef"; 	printf("%d\n", strcmp(arr2, arr1)); 	printf("%d\n", strcmp(arr1, arr2)); 	return 0; } 

• 字符串arr2的x大于arr1里的b，第一个strcmp返回大于0的值

• 字符串arr1的b小于arr1里的x，第二个strcmp返回小于0的值

模拟实现strcmp

int my_strcmp(const char* str1, const char* str2) {     assert(str1 && str2);     while(*str1 == *str2)     {         if(*str1 == '\0')             return 0;         str1++;         str2++;     }     return (*str1 - *str2); } 

strcmp函数的逻辑就是，让两个字符串里的字符一一对应，比较它们的ASCII码值。

使用循环遍历比较两个字符串相对应对应得大写，在循环内若其中一个字符串等于'\0'，就说明此时两个字符串都遍历到了字符串末尾而没有跳出循环，说明两个字符串大小相等放回 0。

而在跳出循环则两个字符串大小不相等，通过if语句返回大于0，或小于0的值。而大于0和小于0的返回值可以进行优化合并，*str1 - *str2);返回两个字符相减的结果，若str1大于str2相减后返回大于0的值，反之返回小于0的值。

strncpy、strncat、strncmp的使用

这是三个字符串函数是在前面三个字符串的基础上进行优化，它们都需要传递一个无符号整形的值（size_t num），用来说明最大拷贝字符个数、最大追加字符个数、最大比较字符个数。通过这种限制，使得它们在使用上更加灵活。下列一一介绍它们在细节得差别。

strncpy

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

• num指的是最大字符拷贝个数
• 当num < 字符串sourc的字符个数不会拷贝'\0'
• num > 字符串sourc的字符个数，会接着拷贝 '\0'

int main() { 	char arr1[] = "abcdef"; 	char arr2[20] = "xxxxxxxx"; 	printf("%s\n", strncpy(arr2, arr1, 6)); 	return 0; } 

当字符串sourc的字符个数大于或等于（>=）num时，不会拷贝 '\0'。

而字符串sourc的字符个数小于（<）num时，会拷贝 '\0'。

strncat

char* strcat(char* destination, const char* source， size_t num); //指定最多追加的个数，会在末尾放\0  char arr1[] = "abcde\0yyyyy"; char arr2[] = "xxxxxxxxxxxxxx"; strcar(arr1, arr2, 3); 

• 指定最大追加个数。
• 在追加完后字符串末尾放置一个 '\0'。
• 而给的得num大于 source字符串的字符个数，会多余的向后放置 '\0'。
• 其余限制条件与strcat一样

可以自己于自己追加

int main() { 	char arr1[20] = "ab\0yy"; 	strncat(arr1, arr1, 3); 	printf("%s\n", arr1); 	return 0; } 

strncmp

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

• 最大比较字符个数

int main() { 	char arr1[] = "abcdef"; 	char arr2[] = "abcqef"; 	printf("%d\n", strncmp(arr1, arr2, 3)); 	return 0; }