c语言进阶篇：字符串函数及模拟实现

前言

C语言中对字符和字符串的处理很是频繁，但是C语言本身是没有字符串类型的，字符串通常放在 常量字符串 中或者 字符数组 中。 字符串常量 适用于那些对它不做修改的字符串函数。

一、字符串函数是什么？

字符串函数（String processing function）也叫字符串处理函数，指的是编程语言中用来进行字符串处理的函数。

二、字符串函数包括哪些、如何模拟实现

长度不受限制的字符串函数：
strcpy、strcat、strcmp
长度受限制的字符串函数：
strncpy、strncat、strncmp
字符串查找:
strstr
切割字符串:
strtok
错误信息报告：
strerror

1.字符串拷贝函数

(1)strncpy

strncpy函数的注意事项

拷贝num个字符从源字符串到目标空间。
如果源字符串的长度小于num，则拷贝完原字符串之后，在目标的后边追加0，直到num个。

strncpy函数的模拟实现

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

#include
#include

char* my_strncpy(char* str1, const char* str2, int nums)
{
	assert(str1 && str2);
	char* ret = str1;
	while (nums)//把str2拷贝到str1,剩余\0没拷贝
	{
		*str1++ = *str2++;
		nums--;
	}
	if (nums > 0)
	{
		while (--nums)//拷贝/0
		{
			*str1++ = '\0';
		}
	}
	return ret;
}
int main()
{
	char arr1[20] = "############";
	char arr2[] = "Hello World!";
	my_strncpy(arr1, arr2, 7);
	printf("%s\n", arr1);

	return 0;
}

(2)strcpy

strcpy函数注意事项

源字符串必须以 ‘\0’ 结束。
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。
目标空间必须可变。 学会模拟实现。

strcpy函数的模拟实现

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

#include

char* my_strcpy(char* str1, const char* str2)
{
	char* ret = str1;//先把目标的起始地址存放在ret里。
	while (*str1++ = *str2++)
	{
		;
	}
	return ret;//返回的是起始地址
}
int main()
{
	char arr1[20] = "################";
	char arr2[] = "Hello World!";
	my_strcpy(arr1, arr2);
	printf("%s\n", arr1);
	return 0;
}

2.字符串追加函数

(1)strncat

strncat函数注意事项

追加num个字符从源字符串到目标空间
如果源字符串的长度小于num，追加完之后也会把\0追加过去，但如果字符不够不会补齐\0

strncat函数模拟实现

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

#include
#include

char* my_strncat(char* str1, const char* str2, int num)
{
	char* ret = str1;
	assert(str1 && str2);
	while (*str1)
	{
		str1++;
	}
	while (num--)
	{
		if ((*str1++ = *str2++) == 0)
		{
			return ret;
		}

	}
	*str1 = '\0';
	return ret;
}
int main()
{
	char arr1[20] = "Hello";
	char arr2[] = "World!";
	my_strncat(arr1, arr2, 3);
	printf("%s\n", arr1);

	return 0;
}

(2)strcat

strcat函数的注意事项

源字符串必须以 ‘\0’ 结束。
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。

strcat函数的模拟实现

char * strcat(char * destination,const char * source);

#include

#include
char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{
	char* ret = dest;
	//找到目标字符串\0
	assert(dest && src);
	while (*dest)
	{
		dest++;
	}
	//追加源字符串
	while (*dest++ = *src++)
	{
		;
	}
	return ret;
}
int main()
{
	char arr1[20] = "Hello ";
	char arr2[] = "World!";
	my_strcat(arr1, arr2);
	printf("%s\n", arr1);
	return 0;
}

3.字符串大小比较函数

(1)strncmp

strncmp函数注意事项

比较到出现另一个字符不一样或者一个字符串结束或者num个字符全部比较完

strncmp函数模拟实现

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

#include
#include

int my_strncmp(const char* str1, const char* str2, int n)
{
	assert(str1 != NULL);
	assert(str2 != NULL);
	int ret = 0;
	while (!(ret = (*str1 - *str2)) && *str1 && (n--))//如果两者相等且不为'\0',并且只能比较字符串str1和str2的前maxlen个字符
	{
		str1++;
		str2++;
	}
	if (ret < 0)
		ret = -1;
	else if (ret > 0)
		ret = 1;
	return ret;
}

int main()
{
	char arr1[] = "abcdef";
	char arr2[] = "abc";
	int ret = my_strncmp(arr1, arr2, 5);
	printf("%d\n", ret);
	if (ret == 0)
	{
		printf("==\n");
	}
	else if (ret < 0)
	{
		printf("<\n");
	}
	else
	{
		printf(">\n");
	}
	return 0;
}

(2)strcmp

strcmp函数注意事项

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

strcmp函数的模拟实现

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

#include

#include
int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
	while (*str1 == *str2)
	{
		if (*str1 == '\0')
		{
			return 0;
		}
		str1++;
		str2++;
	}
	if (*str1 > *str2)
	{
		return 1;
	}
	else
	{
		return -1;
	}
}
int main()
{
	char* p = "abcdef";
	char* q = "abcdfe";
	int ret = my_strcmp(p, q);
	if (ret == 0)
	{
		printf("==\n");
	}
	else if (ret < 0)
	{
		printf("<\n");
	}
	else
	{
		printf(">\n");
	}

	return 0;
}

4.求字符串长度函数

(1)strlen函数注意事项

字符串已经 ‘\0’ 作为结束标志，strlen函数返回的是在字符串中 ‘\0’ 前面出现的字符个数（不包 含 ‘\0’ )。参数指向的字符串必须要以 ‘\0’ 结束。 注意函数的返回值为size_t，是无符号的（ 易错 ）

(2)strlen函数的三种实现方法

int strlen(const char* str)

方法一:

#include
//我们初衷是求字符串的长度，不会改变字符串，所以加上const使指针指向的内容不会改变，更加安全
int my_strlen(const char* str)//1.计数器方法模拟实现strlen函数
{
	int counst = 0;//计数器
	assert(str != NULL);
	//等价写法：assert(str)
	//对指针解引用一定得是个有效的指针，所以需要断言str不为空指针，下面解引用的话就会更加安全
	while (*str != '\0')//等价写法：while(*str)
	{
		counst++;
		str++;
	}
	return counst;
}
int main()
{
	char arr[] = "abcdef";
	int len = my_strlen(arr);
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}

方法二:

#include

int my_strlen(const char* str)//递归的方法模拟实现strlen函数
{
	if (*str != '\0')
	{
		return(1 + my_strlen(str + 1));
	}
	else
	{
		return 0;
	}
}
int main()
{
	char arr[] = "abcdef";
	int len = my_strlen(arr);
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}

方法三:

#include

int my_strlen(const char* str)//指针减指针的方法模拟实现strlen函数
{
	const char* start = str;
	const char* end = str;
	while (*end)
	{
		end++;
	}
	return end - start;
}
int main()
{
	char arr[] = "abcdef";
	int len = my_strlen(arr);
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}

5.字符串查找函数

strstr函数注意事项

返回一个指针中str2在str1第一次出现的位置

strstr函数的模拟实现

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

#include
#include

char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
	assert(str1 && str2);
	const char* s1 = NULL;
	const char* s2 = NULL;
	char* ret = str1;
	while (*ret)
	{
		s1 = ret;
		s2 = str2;

		while (*s1 && *s2 && (*s1 == *s2))
		{

			s1++;
			s2++;
			if (*s2 == '\0')
			{
				return ret;
			}
		}
		ret++;
	}
	return NULL;
}
int main()
{
	char arr1[20] = "abbbcdef";
	char arr2[] = "bbc";
	char* ret = my_strstr(arr1, arr2);
	if (ret != NULL)
	{
		printf("找到了:>%s\n", ret);
	}
	else
	{
		printf("查找的字符串找不到\n");
	}

	return 0;
}

6.切割字符串函数

strtok函数注意事项

第一个参数指定一个字符串，它包含了0个或者多个由sep字符串中一个或者多个分隔符分割的标 记。strtok函数找到str中的下一个标记，并将其用 \0 结尾，返回一个指向这个标记的指针。strtok函数的第一个参数不为 NULL ，函数将找到str中第一个标记，strtok函数将保存它在字符串 中的位置。 strtok函数的第一个参数为 NULL ，函数将在同一个字符串中被保存的位置开始，查找下一个标 记。 如果字符串中不存在更多的标记，则返回 NULL 指针。

strtok函数的实现

#include 
#include 
int main()
{
	const char* sep = "@.";
	char email[] = "[email protected]";
	char cp[30] = { 0 };
	strcpy(cp, email);

	char*ret = strtok(cp, sep);
	printf("%s\n", ret);
	ret = strtok(NULL, sep);
	printf("%s\n", ret);
	ret = strtok(NULL, sep);
	printf("%s\n", ret);
	return 0;
}

7.把错误码转换成错误信息函数

strerror函数的注意事项

返回错误码，所对应的错误信息。

strerror函数的实现

char * strerror(int errnum);

#include
#include
#include
 
     //int errno;//全局错误码，存放错误信息的变量
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//打开文件失败返回NULL
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
	}
	return 0;
}