【C进阶】-- 字符串函数(1)

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0. 前言

1. 函数介绍

1.1 strlen

1.1.1主动改变'\0'的位置 

                          ✅"strlen函数的返回类型是size_t - 无符号整型"✅

                    当使用strlen函数但不引用头文件时，执行结果超出预料:

求字符串长度的方法

1.计数器

2.递归

3.指针 - 指针

1.2 strcpy

正常的普通操作

错误操作:

1.arr1数组名是一个地址，赋给一个地址arr2。

2.数组没有'\0'

3.错误示范 - 目标空间不够大

4.目标空间不能被修改

1.2.1学会strcpy模拟实现:

合2为1写法

1.3 strcat

1.3.1模拟实现strcat

返回值问题?

1.3.2strcat自己对自己追加

注意const char*src:

                           关于strcpy和strcat的区别:

1.4 strcmp

前提

举例:

1.4.1strmpy的模拟实现

函数实现部分也可以写成:

主函数部分也可以写成:

1.5 strncpy

1.6 strncat

1.6.1strncat的正常调用

1.6.2模拟实现strncat

​编辑模拟实现strncat,自己追加自己的情况

关于everything:

1.7 strncmp

1.8 strstr

1.8.1strstr的模拟实现❗❗❗

前提准备:

一点小疑惑:❓

---

0. 前言

这篇文章是关于strlen，strcpy，strcat，strcmp，strncpy，strncat，strncmp，strstr的知识点总结，花了不少精力与时间,文章整体超过一万字，可以用来快速查找字符串函数的功能和实现

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

1. 函数介绍

1.1 strlen

size_t strlen ( const char * str );

 字符串末尾是隐藏着一个'\0'的

#include
#include
int main()
{
	char arr1[] = "abcdef";
	int len1 = strlen(arr1);
	printf("%d\n", len1);

	return 0;
}

1.1.1主动改变'\0'的位置 

#include
#include
int main()
{
	char arr1[] = "abc\0def";
	int len1 = strlen(arr1);
	printf("%d\n", len1);

	return 0;
}

•  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' )。

不知道'\0'的位置

#include
#include
int main()
{

	char arr2[3] = { 'a','b','c'};
	int len2 = strlen(arr2);
	printf("%d\n", len2);
	return 0;
}

 

 原因:

没有'\0',一直从'a'的位置往后数，内存里面一直往后找，什么时候找到'\0',什么时候停下,所以得出的结果是一个随机值

                          ✅"strlen函数的返回类型是size_t - 无符号整型"✅

以下代码函数相减结果为-3,(因为无符号数减无符号数为无符号数)，但是-3作为一个无符号整型来看待，那就是说内存中的补码直接当成了一个数字来看待了，而不是转换成原码来看待,那将是一个正整数

#include
int main()
{
	if (strlen("abc") - strlen("abcdef") > 0)
	{
		printf(">\n");
	}
	else
	{
		printf("<=\n");
	}

}

下面的出现现象是我发现的一些问题:

                    当使用strlen函数但不引用头文件时，执行结果超出预料:

不引用头文件，但是使用它的库函数，这种行为，编译器连警告也没有，正常执行

#include
//#include
int main()
{
	if (strlen("abc") - strlen("abcdef") > 0)
	{
		printf(">\n");
	}
	else
	{
		printf("<=\n");
	}
}

 个人反思:永远记住一个点，就是使用头文件，使用库函数的时候一定要包含正确的头文件，否则它可能会有一些异常的情况。

这就是一次异常啊,因为正常情况下:size_t 返回的值是unsigned int类型的，即使算出负数，它也是会转换成一个>=0的数字。

求字符串长度的方法

1.计数器

#include
#include
#include
int my_strlen(const char* str)
{
	int count = 0;
	assert(str);//断言一下是不是NULL指针
	while (*str != '\0')
	{
		count++;
		str++;
	}
	return count;
}
int main()
{
	char arr[] = "bit";
	int len = my_strlen(arr);
	printf("%d\n", len);

	return 0;
}

2.递归

题目要求:不创建临时变量，求字符串长度

思路：当第一个字符‘b’不为‘\0’，那整个字符串长度就是1+my_strlen(str+1)

要是第一个字符串(从str指向的首地址开始)为‘\0’，那就return 0

#include
int my_strlen(char *str)
{
	if (*str != '\0')
		return 1 + my_strlen(1 + str);
	else
		return 0;
}
int main()
{
	char arr[] = "bit";
	int len = my_strlen(arr);
	printf("%d\n", len);

	return 0;
}

3.指针 - 指针

指针- 指针 == 地址 - 地址

前提:

1. 两个指针指向同一块空间，指针的类型是一致的
2. 指针 - 指针得到的是指针和指针之间的元素个数(这是语法规定的)

#include
int main()
{

	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9};
	int n = &arr[9] - &arr[0];
	printf("%d\n", n);

	return 0;
}

1.2 strcpy

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。

1️⃣常量字符串:

char* p = "abcdefghi"

2️⃣字符串初始化数组本身:

char arr2[] = "hehe\n";

正常的普通操作

#include
#include
int main()
{
	char arr1[] = "abcdef";
	char arr2[] = { 0 };
	strcpy(arr2, arr1);
	printf("%s\n", arr2);
    
    return 0;
}

错误操作:

1.arr1数组名是一个地址，赋给一个地址arr2。

是错误的。正确操作应该是把数据放在地址所指向的空间里面去，而不是放到地址上

#include
#include
int main(){
   

	char arr1[] = "qwertyuiop";
	char arr2[] = arr1;//err
	char arr2[20] = { 0 };
	arr2 = arr1;//err

	return 0;
}

2.数组没有'\0'

#include
#include
int main()
{
	char arr1[3] = { 'a','b','c' };
	char arr2[20] = "xxxxxxxx";
	strcpy(arr2, arr1);
	printf("%s\n", arr2);
 
    return 0;
}

可以看到字符'c'后面还有其它不是数组的元素，那是因为'c'的后面没有'\0'，所以它会从'c'的后面一直往后找‘\0’, 直到找到为止

3.错误示范 - 目标空间不够大

#include
#include
int main(){
    char arr1[20] = "abcdefgh";
	char arr2[3] = "";//错误示范 - 目标空间必须足够大
	strcpy(arr2,arr1);
	printf("%s\n", arr2);
    return 0;
}

4.目标空间不能被修改

#include
#include
int main()
{
	char* p = "abcdefghi";
	char arr2[] = "hehe\n";
	strcpy(p, arr2);//这也是一样错的示范 - 目标空间必须可以修改
	printf("%s\n", p);
  
   return 0;
}

1.2.1学会strcpy模拟实现:

 strcpy的模拟实现:函数返回类型是char*，把源头的数据拷贝到目标空间之后，整个目标空间发生变化，把目标空间的地址返回来。要感知函数的变化，返回目标空间的地址是比较合适的。

对于ret来说，返回的时候。arr2数组是一段连续的空间,所以返回首元素地址,后面就紧跟的是后序元素

#include
#include
char* my_strcpy(char* dest, const char* src)//加上const对源头的数据进行保护
{
	char* ret = dest;
	assert(dest && src);
	while (*dest++ = *src++)
	{
		;
	}
	return ret;//数组是一段连续的空间,所以返回首元素地址,后面就紧跟的是后序元素
}
int main()
{
	char arr1[] = "hehe";
	char arr2[20] = { 0 };
	my_strcpy(arr2, arr1);
	printf("%s\n",arr2);
	return 0;

}

合2为1写法

char* my_strcpy(char* dest, const char* src)
{
    char* ret = dest;
    assert(dest && src);
    while (*dest++ = *src++)
    {
        ;
    }
    return ret;
}
int main()
{
    char arr1[] = "hehe";
    char arr2[20] = { 0 };
    printf("%s\n", my_strcpy(arr2, arr1));//合2为1
    return 0;
} 

1.3 strcat

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

 注意:拷贝(strcpy)的意思是覆盖掉，与追加不一样, strcat也就是追加的时候第一个字符是把'\0'给覆盖掉，之后在拷贝完后加上一个‘\0’即可。

#include
int main()
{
	char arr1[20] = "hello \0xxxxxxxxxxx";
	char arr2[] = "world";

	strcat(arr1, arr2);//会以\0为起始位置拷贝
	printf("%s\n", arr1);

}

• 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。

1.3.1模拟实现strcat

模拟实现的图解:

#include
#include
char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{
	assert(dest && src);
	char* ret = dest;
//找目标空间的'\0'
	while (*dest != '\0')
	{
		dest++;
	}
	//拷贝
	while (*dest++ = *src++)
	{
		;
	}
	return ret;
}
int main()
{
	char arr1[20] = "hello ";
	char arr2[] = "world";
	//追加
	my_strcat(arr1, arr2);
	printf("%s\n", arr1);
    
   return 0; 
}

执行: 

返回值问题?

注意问题: 

只是它的返回值这里没有使用到而已,库函数是有返回值的，因为有些场景下 ，我们需要用到字符串的首地址

可以理解为:我可以不用,但是应该有, 因为这是关于这个strcat的模拟实现，是对于它的库函数的一种理解，所以说它的库函数也可能会这样使用。

1.3.2strcat自己对自己追加

会陷入死循环， 这种情况是不能用strcat的,要用的是strncat!

#include
#include
char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{
    assert(dest && src);
    char* ret = dest;
    while (*dest != '\0')
    {
        dest++;
    }
    //拷贝
    while (*dest++ = *src++)
    {
        ;
    }
    return ret;
}
int main()
{
    char arr1[20] = "bit";
    my_strcat(arr1, arr1);
    printf("%s", arr1);

    
   return 0; 
}

图解:

注意const char*src:

不会通过src来改变里面空间的数据,但是把src指向的内容放进dest指向的空间里面去了

因为dest指针没有受到限制,是不能通过src来改变这块空间的数据，并不意味着这块空间不能被改变,数组内容还是可以被改变的.

src本身是改变了,是因为src的指向在发生变化,这块空间,是通过dest去改变的

                           关于strcpy和strcat的区别:

1.4 strcmp

  这里比较的是2个字符串的内容的时候,不能使用 == ，应该使用strcmp;

char* p = "abcdef";//因为"abcdef"把这个表达式首字符'a'的地址给了p指针,所以这个表达式的值是'a'的地址

//这里下面比的其实是"abcdef"的'a'的地址和"bbcdef"的'b'的地址是否相等，并没有比较内容

    if ("abcdef" == "bbcdef")//这里比较的是两个字符串首字符的地址,而不是字符串内容
    {

    }

前提

:首先说明这个函数strcmp实现两个字符串的比较的时候是跟长度不存在对应的关系,并不是谁长谁就大!

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

举例:

"abcdef"

"bbq"

这两个字符串，上面长，下面短,对应位置的字符比较，根据ascll码值，a是小于b，所以

bbq大于abcdef 

总结:

当对应位置的字符比较时，，如果相等就跳过一个字符比较，当它们不相等时,ascll码值的大整个字符串就大，与长度无关

再举例:

"abcdef"

"abbbbbbbbb"

因为'c'的ascll码值大于'b',所以"abcdef"大

标准规定：

1. 第一个字符串大于第二个字符串，则返回大于0的数字
2. 第一个字符串等于第二个字符串，则返回0
3. 第一个字符串小于第二个字符串，则返回小于0的数字

 正常代码操作:

#include
#include
int main()
{
	//跟长度没关系. 
	char arr1[] = "abcdef";
	char arr2[] = "bbq";
	int ret = strcmp(arr1, arr2);

	printf("%d\n", ret);

	return 0;
}

 arr1

1.4.1strmpy的模拟实现

#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 arr1[] = "abzqb";
	char arr2[] = "abq";
	int ret = my_strcmp(arr1, arr2);
	printf("%d\n", ret);
	
	return 0;
}

写成(const char* str1, const char* str2)的原因:

str1和str2不会去修改原字符串的内容,只是比较它们的大小,所以只要能拿到这个字符串内容就可以了。

函数实现部分也可以写成:

#include
int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
    while (*str1 == *str2)
    {
        if(*str1==*str2)
        str1++;
        str2++;
     }
    return *str1 - *str2;//ascllm码值相减

}

主函数部分也可以写成:

int main()
{
    char arr1[] = "abzqw";
    char arr2[] = "abq";

//这里不能写成 if (strcmp(arr1, arr2) == 1),vs这个环境底下大于返回1,其它的平台有可能返回其它大于0的数字,所以不能这样写

                ⬇⬇⬇

//要写成这样
    if (strcmp(arr1, arr2) > 0)
        printf(">\n");
    else if (strcmp(arr1, arr2) == 0)
        printf("=\n");
    if (strcmp(arr1, arr2) <0)
        printf("<\n");
    return 0;
}

整体来说:

strcpy,strcat,strcmp这三种函数,是长度不受限制的字符串函数,以及scanf这些函数在vs等高版本系列的编译器看来都是不安全的，原因是:arr2太小放不下，程序崩溃

#include
int main()
{
	char arr1[] = "abcdef";
	char arr2[5] = { 0 };
	strcpy(arr2, arr1);
	printf("%s\n", arr2);
	return 0;
}

所以为了解决这种不安全，引入了一系列的长度受限制的字符串函数strncpy,strncat,strncmp;

1.5 strncpy

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。

 整体区别其实就比strcpy多了一个参数（size_t num）限制。

这里要注意的是,如果需要拷贝的个数大于整体的源字符串的大小，那么拷贝的时候不够就用'\0'或者0来补充

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

 因为arr1（源字符串）整体大小是6+1=7（它包含的'\0'）， 所以补的时候只需要补三个'\0'就行了

个人认为:

只需要看要拷贝的那个个数是多少,然后把源字符串加上'\0'的总体个数相减就行

也就是10-(6+1)=3,所以要补的'\0'个数就是 3个

1.6 strncat

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

1.6.1strncat的正常调用

#include
#include
int main()
{
	char arr1[20] = "hello \0xxxxxxxxxxxx";
	char arr2[] = "abcdef";
	strncat(arr1, arr2, 10);
	printf("%s\n", arr1);
	return 0;
}

可以看到拷贝前的状况:

拷贝之后:

这个函数的情况其实时，你让我追加几个就追加几个，追加完之后我就会在后面再补一个'\0',也不会多拷贝数据

总结:追加的时候源字符串只有7个字符(6+1),这里已经包括’\0’了，那就停止了，并不会多拷贝’\0'

1.6.2模拟实现strncat

记住拷贝完字符串在后面补一个'\0'即可。

#include
#include
int main() {
	char arr1[20] = "hello \0xxxxxxxxxxxx";
	char arr2[] = "abcdef";
	int n = 0;
	scanf("%d", &n);
	char* p = arr1;
	char* q = arr2;
	assert(arr1); 
	assert(arr2);
	while (*p)
	{
		p++;
	}

	while (n--) {
		*p = *q;
		p++;
		q++;
	}
	*p = '\0';
	printf("%s",arr1);
	printf("\n");

}

关于strncat模拟实现不多说了，毕竟下面的自己追加自己的情况才是重点

模拟实现strncat,自己追加自己的情况

#include
#include
int main() {
	char arr1[20] = "hello \0xxxxxxxxxxxx";
	int n = 0;
	scanf("%d", &n);
	char* p = arr1;
	char* q = arr1;
	assert(arr1); 
	
	while (*p)
	{
		p++;
	}
	while (n--) {
		*p = *q;
		p++;
		q++;
	}
	*p = '\0';
	printf("%s",arr1);
	printf("\n");

}

图解: 

上面的第一个图是p指针和q指针初始化的位置

第二个图它们的最终位置

个人理解:

到n--成0的时候，假设拷贝三次,到第三个字符的时候，q指针最终还是会走一下

因为这是模拟实现库函数，是方便理解库函数的实现逻辑的

也就是q指针的最终位置,所以说库函数也是这样，strncat,是会把q指针的最终位置改成'\0'的

关于everything:

提示打开，everything的时候可以观察到以上库函数的代码实现,但这不是源代码，是参考代码

 像这样把上面的.c文件直接拖拽过来即可。

1.7 strncmp

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

strncmp的正常操作

#include

int main()
{
	char arr1[] = "abcdefadawdawfwa";
	char arr2[] = "abcq";
	int ret = strncmp(arr1, arr2, 8);
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

个人理解: 

如果n(要拷贝的个数)比str1或者str2其中一个要大,或者比两个都要大,那就找最短的字符串,比完就ok了

1.8 strstr

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

#include
int main()
{
	char arr1[] = "abcdefgh";
	char arr2[] = "de";
	char* p = strstr(arr1, arr2);
	if (p == NULL)
	{
		printf("找不到\n");
	}
	else
	{
		printf("%s\n", p);
	}
	return 0;
}

找到了: 

找不到:

1.8.1strstr的模拟实现❗❗❗

前提准备:

str1和str2是用来记录初始位置的，而s1和s2是借助遍历字符串的

cp呢是匹配成功的时候返回匹配成功的字符串的指针。

总共就五个指针，只有三个是要用到的分别是s1，s2和cp。

#include
char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
	char* s1 = NULL;
	char* s2 = NULL;
	char* cp = (char*)str1;//匹配成功的时候返回匹配成功的字符串的指针,跟下面的那个str2一样的情况

	while (*cp)
	{
		s1 = cp;
		s2 = (char*)str2;//编译器报警阿,把一个相对安全的指针交给一个不安全的指针，这个权限是放大了
		while (*s1 && *s2 && *s1 == *s2)
		{
			s1++;
			s2++;
		}
		if (*s2 == '\0')
		{
			return cp;
		}
		cp++;
	}
	return NULL;
}
int main()
{

	char arr1[] = "abcdebcdf";
	char arr2[] = "bcd";

	char* p = my_strstr(arr1, arr2);
	if (p == NULL)
	{
		printf("找不到\n");
	}
	else
	{
		printf("%s\n", p);
	}
	return 0;
}

 执行:

 图解:根据代码配合图理解即可。两图的指针指向情况均为它们的最终位置!

1.最基本的匹配情况:

 2.上难度了

一点小疑惑:❓

1.为什么不拿str1和str2走?

str1和str2是用来记住起始位置的,当两者走远的时候，想回到起始位置，就没有人知道起始位置在哪里了，就借助s1和s2来往后遍历字符即可

2.*s1存在的必要性，有必要吗？

 有必要:

比如说
aabcdefgh和bcd
s1肯定是比s2指向的字符串长对不对,但是如果你手动去干预,aabc\0defgh

while(*s1)这个条件就有存在的必要,加上*s1 只是咱们更加严格一点

3.这个while(*cp)循环又是干啥的?

如果匹配成功 就直接返回cp了

但是如果没有 就要从str1后面一位继续开始匹配

简单来说:

如果匹配成功了，这个只用走一遍
进入循环，出去循环

如果一次匹配失败
进入循环，再进入循环，再进入循环.........出去循环,直到匹配成功为止

 接下来还有下半章的知识，欢迎各位大佬的指导和补充!