C语言——字符串+内存函数及其模拟实现
目录
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- 0. 思维导图
- 1. 前言
- 2. 函数介绍
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- 2.1 strlen
- 2.2 strcpy
- 2.3 strcat
- 2.4 strcmp
- 2.5 strncpy
- 2.6 strncat
- 2.7 strncmp
- 2.8 strstr
- 2.9 strtok
- 2.10 strerror
- 2.11 memcpy
- 2.12 memmove
- 2.13 memcmp
- 2.14 memset
- 3. 库函数模拟实现
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- 3.1 模拟实现strlen
- 3.2 模拟实现strcpy
- 3.3 模拟实现strcat
- 3.4 模拟实现strcmp
- 3.5 模拟实现strstr
- 3.6 模拟实现memcpy
- 3.7 模拟实现memmove
- 4. 结语
0. 思维导图
1. 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。
2. 函数介绍
2.1 strlen
strlen参数及返回类型：
size_t strlen ( const char * str );
- 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以 ‘\0’ 结束。
- 函数返回类型为size_t,是无符号。
用法示例：
//求字符串长度
int main()
{
const char* str1 = "abcdef";
const char* str2 = "bbb";
if (strlen(str2) - strlen(str1) > 0)
{
printf("str2>str1\n");
}
else
{
printf("srt1>str2\n");
}
return 0;
}
在这里，需注意strlen的返回类型是size_t，如果将if判断条件里的str1和str2交换位置，那么会出现什么样的结果呢？
2.2 strcpy
strcpy参数及返回类型：
char * strcpy ( char * destination, const char * source );
- 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（常量字符串不可作为目标参数）。
用法示例：
//拷贝字符串
int main()
{
char arr1[20] = { 0 };
char* p = "abcdefghjiklmn";
char arr2[] = "hello world";
//strcpy(p,arr2)//err p为常量字符串
strcpy(arr1, arr2);
printf("%s", arr1);
return 0;
}
2.3 strcat
strcat参数及返回类型：
char * strcat ( char * destination, const char * source );
- 源字符串必须以 ‘\0’ 结束。
- 目标空间足够大，能容纳下源字符串的内容。
- 目标空间必须可修改。
用法示例：
//追加字符串
int main()
{
char arr[20] = "hello ";
strcat(arr,"RMB");
printf("%s", arr);
return 0;
}
那么strcat能不能自己给自己追加字符串呢？
答案是：不能。
原因：2个指针共同在操作一个数组，源字符串的’\0’处一直在被追加字符，那么就没有结束标志，会进入死循环。
2.4 strcmp
strcmp参数及返回类型：
int strcmp ( const char * str1, const char * str2 );
- 标准规定：
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
用法示例：
//比较字符串
int main()
{
char arr1[] = "abcdef";
char arr2[] = "abf";
printf("%d",strcmp(arr1, arr2));
return 0;
}
这里是一个字符一个字符进行比较，实际上是对应位置上的ASCII码值。
2.5 strncpy
strncpy函数参数及返回类型：
char * strncpy ( char * destination, const char * source, size_t num );
- 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，则拷贝完源字符串之后，在目标的后边追加0，直到num个。
用法示例：
//拷贝字符串(指定长度)
int main()
{
char arr[20] = { 0 };
printf("%s", strncpy(arr, "abcdef",3));
return 0;
}
小贴士：
1、这里指定了拷贝长度，不会再添加’\0’进去
2、如果指定长度超出了拷贝的字符串长度，那么多超出的部分会补’\0’
2.6 strncat
strncat函数参数及返回类型：
char * strncat ( char * destination, const char * source, size_t num );
- 将源文件的第一个num字符附加到目标文件，加上一个终止空字符(‘\0’)。
- 如果source中C字符串的长度小于num，则只复制到结束空字符的内容。
用法示例：
//追加字符串(指定长度)
int main()
{
char arr[20] = "abc";
strncat(arr, "qweasd", 3);
printf("%s\n", arr);
return 0;
}
2.7 strncmp
strncmp函数参数及返回类型：
int strncmp ( const char * str1, const char * str2, size_t num );
- 比较到出现另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。
用法示例：
//比较字符串(指定长度)
int main()
{
char* p1 = "abcdef";
char* p2 = "abcefgh";
int ret1 = strncmp(p1, p2, 4);
int ret2 = strncmp(p1, p2, 3);
printf("%d\n", ret1);
printf("%d\n", ret2);
return 0;
}
2.8 strstr
strstr函数参数及返回类型：
const char * strstr ( const char * str1, const char * str2 );
~~~~~~~~~ char * strstr ( char * str1, const char * str2 );
- 返回str2在str1中第一次出现的指针，如果str2不是str1的一部分，则返回空指针。
用法示例：
//字符串查找
int main()
{
char arr1[] = "abcdRMB";
char arr2[] = "dRM";
char* ret = strstr(arr1, arr2);
if (ret == NULL)
{
printf("Not Found\n");
}
else
{
printf("%s", ret);
}
return 0;
}
2.9 strtok
strtok函数参数及返回类型：
char * strtok ( char * str, const char * delimiters );
- sep参数是个字符串，定义了用作分隔符的字符集合。
- 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。(注：strtok函数会改变被操作的字符串，所以在使用strtok函数切分的字符串一般都是临时拷贝的内容并且可修改)。
- 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。
用法示例：
int main()
{
char arr[] = "[email protected]";
char* p = "@.";
char buf[20] = { 0 };
strcpy(buf, arr);
char* ret = NULL;
for (ret = strtok(buf, p); ret != NULL; ret = strtok(NULL, p))
{
printf("%s\n", ret);
}
return 0;
}
2.10 strerror
strerror函数参数及返回类型：
char * strerror ( int errnum );
- C语言的库函数在运行的时候，如果发生错误，就会将错误码存放在一个变量中，这个变量是errno；
但是错误码是一些数字：1、2、3、4…
strerror函数即是返回错误码，所对应的错误信息。
用法示例：
//报告错误信息
int main()
{
printf("%s\n", strerror(1));
printf("%s\n", strerror(2));
printf("%s\n", strerror(3));
printf("%s\n", strerror(4));
//读文件操作
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
printf("%s\n", strerror(errno));
return 1;
}
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
字符分类函数：
| 函数 | 如果他的参数符号下列条件就返回真 |
|---|---|
| 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’或者垂直制表符’\v’ |
| isdigit | 十进制数字 0~9 |
| isxdigit | 十六进制数字，包括所有十进制数字，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 | 字母或者数字，a ~ z,A ~ Z,0~9 |
| ispunct | 标点符号，任何不属于数字或者字母的图形字符（可打印） |
| isgraph | 任何图形字符 |
| isprint | 任何可打印字符，包括图形字符和空白字符 |
字符转换：
| 函数 | 功能 |
|---|---|
| tolower | 转换成小写字母 |
| toupper | 转换成大写字母 |
这些C语言有许多库函数，我们可用工具进行查找我们想了解的函数，cplusplus这个网站内容丰富，感兴趣的可以点击浏览。
2.11 memcpy
上面讲的函数，都是操作字符类型的，有一定的局限性，所以出现了一些可操作内存的函数。
memcpy函数参数及返回类型：
void * memcpy ( void * destination, const void * source, size_t num );、
- 函数memcpy从source的位置开始向后复制num个字节的数据到destination的内存位置。
- 这个函数在遇到 ‘\0’ 的时候并不会停下来。
- 如果source和destination有任何的重叠，复制的结果都是未定义的。
用法示例：
int main()
{
int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
int arr2[10] = { 0 };
int arr3[10] = { 0 };
memcpy(arr2, arr1, 20);//从下标0开始拷贝
memcpy(arr2, arr1 + 2, 20);//从下标2开始拷贝
return 0;
}
- memcpy函数是有一定的局限性的，未提供内存的覆盖检测和处理。
- 虽然目前C语言库里面已经将memcpy的检测功能实现，但作为程序员，还是需要更谨慎一点，如果内存重叠，我们用memmove就行了。
2.12 memmove
memmove函数参数及返回类型：
void * memmove ( void * destination, const void * source, size_t num );
- 和memcpy的差别就是memmove函数处理的源内存块和目标内存块是可以重叠的。
- 如果源空间和目标空间出现重叠，就得使用memmove函数处理。
用法示例：
int main()
{
//char* p = "abcdef";
char arr1[] = "csdn.RMB";
char arr2[] = "abcdefg";
memmove(arr1, arr1 + 2, 3);
memmove(arr2 + 2, arr2, 3);
printf("%s\n",arr1);
printf("%s\n", arr2);
return 0;
}
2.13 memcmp
memcmp函数参数及返回类型：
int memcmp ( const void * ptr1, const void * ptr2, size_t num );
- 比较从ptr1和ptr2指针开始的num个字节。
用法示例：
int main()
{
int arr1[] = { 1,2,3,4 };
int arr2[] = { 1,2,5,4 };
char str1[] = "abcde";
char str2[] = "abcde";
int ret1 = memcmp(arr1, arr2,12);
int ret2 = memcmp(str1, str2, 3);
printf("%d\n", ret1);;
printf("%d\n", ret2);;
return 0;
}
2.14 memset
memset函数参数及返回类型：
void * memset ( void * ptr, int value, size_t num );
- 以字节为单位设置内存中的数据。
用法示例：
int main()
{
char arr[] = "hello RMB";
memset(arr, '6', 5);
printf(arr);
return 0;
}
小贴士：
这里因为是一个字节一个字节来修改的，那么对于整型的修改，就会不是那么尽意。
如图：将每一个字节都修改成1。
3. 库函数模拟实现
3.1 模拟实现strlen
贴士：
因为考虑到我们的实用性，将返回类型设置为int类型，如果强制要求按正规的，可设置为size_t类型。
方法1：
//计数器
int my_strlen(const char* str)
{
assert(str != NULL);
int count = 0;
while (*str != '\0')
{
count++;
str++;
}
return count;
}
方法2：
//递归实现
int my_strlen(const char* str)
{
assert(str != NULL);
if (*str != '\0')
{
return 1 + my_strlen(str + 1);
}
else
return 0;
}
方法3：
//指针-指针
int my_strlen(const char* str)
{
assert(str != NULL);
const char* start = str;
while (*str)
{
str++;
}
return str - start;
}
3.2 模拟实现strcpy
char* my_strcpy(char*dest,const char*src)
{
assert(dest != NULL && src != NULL);
char* ret = dest;
while (*dest++ = *src++)
{
;
}
return ret;
}
3.3 模拟实现strcat
char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{
assert(dest != NULL && src != NULL);
char* ret = dest;
//找目标空间的\0
while (*dest != '\0')
{
dest++;
}
//追加字符串
while (*dest++ = *src++)
{
;
}
return ret;
}
3.4 模拟实现strcmp
int my_strcmp(const char*str1,const char* str2)
{
assert(str1 != NULL && str2 != NULL);
while (*str1==*str2)
{
if (*str1 == '\0')
{
return 0;
}
str1++;
str2++;
}
return *str1 - *str2;
}
3.5 模拟实现strstr
const char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
assert(str1 != NULL && str2 != NULL);
if (*str2 == '\0')
{
return str1;
}
const char* s1 = NULL;
const char* s2 = NULL;
const char* cp = str1;
while (*cp)
{
s1 = cp;
s2 = str2;
while (*s1 != '\0' && *s2 != '\0' && *s1 == *s2)
{
s1++;
s2++;
}
if (*s2 == '\0')
{
return (char*)cp;//定义的返回值是const char* ，我们强制类型换成char*类型
}
cp++;
}
return NULL;
}
当然了，这样匹配是有点繁琐，属于暴力求解。关于字符串的匹配，有一种KMP算法，之前博主写过KMP算法的讲解文字，有兴趣可点击链接了解：KMP算法。
3.6 模拟实现memcpy
void* my_memcpy(void* dest, const void* src,size_t num)
{
assert(dest != NULL && src != NULL);
void* ret = dest;
while (num--)
{
//这里我们并不知道传递过来的内容是什么类型
//统一强制类型转换成 char*类型
//这样就可以一个字节一个字节的拷贝
*(char*)dest = *(char*)src;
dest = (char*)dest + 1;
src = (char*)src + 1;
}
return ret;
}
3.7 模拟实现memmove
void* my_memmove(void* dest, const void* src,size_t num)
{
assert(dest != NULL && src != NULL);
void* ret = dest;
if (dest < src)
{
//从前往后拷贝
while (num--)
{
*(char*)dest = *(char*)src;
dest = (char*)dest + 1;
src = (char*)src + 1;
}
}
else
{
//从后向前拷贝
while (num--)
{
*((char*)dest + num) = *((char*)src + num);
}
}
return ret;
}
4. 结语
~~ 本篇文章将大多数常用的字符及字符串操作函数以进行说明讲解，其他的如果同志们有兴趣可以借助工具进行学习（MSDN、cpulsplus）。
~~ 那么本期的分析就到这里，有帮助的话，希望大家好三连支持一下，蟹蟹，再见咯。