【C语言】字符函数和字符串函数的详细教学和模拟实现

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前言

字符函数和字符串函数在C语言中是不可缺少的一环，学会使用这些函数，会让写代码方便很多，但是只知道这些函数怎么使用是不够的，我们更要了解这些函数是如何实现的，因此在这篇文章中，会着重讲解如何，模拟实现这些函数。

这期内容还是比较多的，头大。

一、字符函数。

字符函数分为字符分类函数和字符转换函数。

1、字符分类函数

字符分类函数有很多，常见的有isupper函数和islower函数，其他的函数可以在cplusplus网站中查找
这个网站真的很好用啊！

注意，字符函数的头文件都是

a、isupper函数

isupper函数的作用是判断一个字符是不是大写字母

#include 
#include 
int main()
{
	char a = 'A';
	if (isupper(a))
	{
		printf("%d , %c\n", isupper(a), a);
	}
	return 0;
}

如果是大写字母就会返回一个非零特殊值，VS中返回的是1

b、islower函数

islower函数与isupper函数的作用刚好相反，是判断一个字符是不是小写字母

#include 
#include 
int main()
{
	char a = 'q';
	if (islower(a))
	{
		printf("%d ,%c\n", islower(a), a);
	}
	return 0;
}

如果是小写字母就会返回一个特殊值，VS中返回2

c、isupper函数的模拟实现

每一个字符都对应一个ASCII码值，大写字母是65到90。可以据此来实现该函数

#include 
int my_isupper(char a)
{
	if (a >= 'A' && a <= 'Z')
		return 1;
	return 0;
}

int main()
{
	char a = 'A';
	int ret = my_isupper(a);
	if (ret)
	{
		printf("%d , %c\n", ret, a);
	}
	return 0;
}

效果如下

d、islower函数的模拟实现

道理和isupper的模拟实现一样

#include 
int my_islower(char a)
{
	if (a >= 'a' && a <= 'z')
		return 2;
	return 0;
}

int main()
{
	char a = 'a';
	int ret = my_islower(a);
	if (ret)
	{
		printf("%d , %c\n", ret, a);
	}
	return 0;
}

效果如下

字符转换函数

字符转换函数的头文件也是

a、toupper函数

toupper函数会将一个小写字母转换成一个大写字母，如果不是小写字母就不会发生任何变化。

这就是toupper的功能。

b、tolower函数

功能与toupper函数刚好相反

c、toupper函数的模拟实现

#include 
int my_toupper(char a)
{
	if (a >= 'a' && a <= 'z')
		return a - 32;
	return a;
}
int main()
{
	char a = 'a';
	char b = 'A';
	char c = ';';
	int ret1 = my_toupper(a);
	int ret2 = my_toupper(b);
	int ret3 = my_toupper(c);
	printf("%c %c %c\n", ret1, ret2, ret3);
	return 0;
}

d、tolower函数的模拟实现

#include 
int my_tolower(char a)
{
	if (a >= 'A' && a <= 'Z')
		return a + 32;
	return a;
}
int main()
{
	char a = 'a';
	char b = 'A';
	char c = ';';
	int ret1 = my_tolower(a);
	int ret2 = my_tolower(b);
	int ret3 = my_tolower(c);
	printf("%c %c %c\n", ret1, ret2, ret3);
	return 0;
}

字符串函数就开始头疼了

二、字符串函数

字符串函数的对象是字符串，这很重要，非常容易与后面要学习的内存函数搞混
字符串函数的头文件是

1、strlen函数

strlen函数，我们应该是比较熟悉的，strlen函数的作用是求一个字符串的长度，即‘\0’之前的字符的个数。

strlen函数在使用是的注意事项：
a、strlen函数要正确获得字符串长度的话，字符串中必须得有‘\0’
eg. char ch[]={‘a’,‘b’,‘c’}; strlen(ch)就得不到正确答案
b、要关注strlen函数的返回值类型是size_t，用%zd打印
注意在判断大小的时候size_t一定是大于0的

strlen函数的模拟实现
方法一：创建一个计数器

#include 
#include 
int my_strlen(char* ch)
{
	assert(ch);
	int count = 0;
	while (*ch != '\0')
	{
		ch++;
		count++;
	}
	return count;
}
int main()
{
	char ch[30] = { 0 };
	gets(ch);
	int len = my_strlen(ch);
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}

方法二：使用两个指针

#include 
#include 
int my_strlen(char* ch)
{
	assert(ch);
	char* start = ch;
	while (*ch != '\0')
	{
		ch++;
	}
	return ch - start;
}

int main()
{
	char ch[30] = { 0 };
	gets(ch);
	int len = my_strlen(ch);
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}

方法三：利用递归实现

#include 
#include 
int my_strlen(char* ch)
{
	assert(ch);
	if (*ch == '\0')
		return 0;
	return 1 + my_strlen(ch + 1);
}

int main()
{
	char ch[30] = { 0 };
	gets(ch);
	int len = my_strlen(ch);
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}

大家觉得那个方法比较好用？，可以私信博主，哈哈

2、strcpy函数

cpy是copy的一个简写，strcpy函数也就是字符串拷贝函数

在使用strcpy函数时的注意事项
a、源字符串中必须有’\0’
b、目的数组必须要足够大
c、目的数组必须可以修改
d、标准返回值的类型是char*，更方便观察

strcpy函数的作用是将一个字符数组的内容拷贝到另一个字符数组中去

strcpy函数的模拟实现

#include 
#include 
char* my_strcpy(char* ch1,const char* ch2)
{
	assert(ch1 && ch2);
	char* ret = ch1;
	while (*ch1++ = *ch2++);//这里非常精妙，++不能忘记掉
	return  ret;
}
int main()
{
	char ch1[30] = "###############";
	char ch2[30] = "abcdefghi";
	char* s = my_strcpy(ch1, ch2);
	printf("%s\n", s);
	return 0;
}

3、strcat函数

strcat的作用是字符串追加，将一个字符串追加到另一个字符串的后面去。

strcat函数的使用的注意事项
a、源字符串（知道追加到哪里结束）和目标字符串（知道从哪里开始追加）都要有‘\0’
b、目标数组要足够大（足够放下两个字符串）
c、目标数组要可以修改
d、在使用是目标字符串的‘\0’会被覆盖

strcat的效果如下

strcat函数的模拟实现

#include 
#include 
char* my_strcat(char* ch1, const char* ch2)
{
	assert(ch1 && ch2);
	char* ret = ch1;
	while (*ch1 != '\0')
		ch1++;
	while (*ch1++ = *ch2++);
	return ret;
}

int main()
{
	char ch1[30] = "###############";
	char ch2[30] = "abcdefghi";
	char* s = my_strcat(ch1, ch2);
	printf("%s\n", s);
	return 0;
}

注意，使用strcat时不能追加自己本身，否则会因为‘\0’被覆盖，而陷入死循环。

4、strcmp函数

进行字符串比较，利用字符对应的assic码值进行比较。
如果第一个字符大于第二个字符，就返回一个大于0的数，相等就返回0，小于就返回一个小于0的数。

strcmp 函数的模拟实现

#include 
#include 
int my_strcmp(const char* ch1, const char* ch2)
{
	assert(ch1 && ch2);
	while (*ch1 == *ch2)
	{
		if (*ch1 == '\0')
			return 0;
		ch1++;
		ch2++;
	}
	return *ch1 - *ch2;//这一步比较巧妙
}

int main()
{
	char ch1[30] = { 0 };
	char ch2[30] = { 0 };
	gets(ch1);
	gets(ch2);
	int ret = my_strcmp(ch1, ch2);
	if (ret > 0)
		printf(">\n");
	else if (ret < 0)
		printf("<\n");
	else
		printf("==\n");
	return 0;
}

几个比较常用的基本函数讲完了，下面的是引申的函数和不常用的函数。

5、strncat函数

strncat函数比起strcat函数多了一个n,n表示个数，也就是说strncat可以控制追加字符串的字符个数。

功能比较简单，就不介绍了，直接进行函数的模拟实现。

#include 
#include 
char* my_strncat(char* ch1, const char* ch2, size_t num)
{
	assert(ch1 && ch2);
	char* ret = ch1;
	while (*ch1 != '\0')
		ch1++;
	while (num--)
	{
		*ch1 = *ch2;
		if (*ch2 == '\0')
			return ret;
		ch1++;
		ch2++;
	}
	return ret;
}

int main()
{
	char ch1[30] = { 0 };
	char ch2[30] = { 0 };
	gets(ch1);
	gets(ch2);
	size_t n = 0;
	scanf("%zd", &n);
	char* s = my_strncat(ch1, ch2, n);
	printf("%s\n", s);
	return 0;
}

6、strncpy函数

同上，可以拷贝n 个字符到另一个字符串中。

功能和上面相似，就不介绍了，直接进行模拟实现

#include 
#include 
#include 
char* my_strncpy(char* ch1, const char* ch2, size_t num)
{
	assert(ch1 && ch2);
	char* ret = ch1;
	
	int len = strlen(ch2);
	if (len > num)
	{
		while (num--)
		{
			*ch1++ = *ch2++;
		}
		*ch1 = '\0';
	}
	else
	{
		while (num--)
		{
			if (*ch2 != '\0')
				*ch1++ = *ch2++;
			else
				*ch1 = '\0';
		}
	}
	return ret;
}

int main()
{
	char ch1[30] = { 0 };
	char ch2[30] = { 0 };
	gets(ch1);
	gets(ch2);
	size_t n = 0;
	scanf("%zd", &n);
	char* s = my_strncpy(ch1, ch2, n);
	printf("%s\n", s);
	return 0;
}

7、strncmp函数

功能还是与上面的函数功能相似，直接进行函数模拟实现

#include 
#include 
int my_strncmp(const char* ch1, const char* ch2, size_t num)
{
	assert(ch1 && ch2);
	while (num--)
	{
		if (*ch1 == *ch2)
		{
			ch1++;
			ch2++;
		}
		else
			return *ch1 - *ch2;
	}
	return 0;
}

int main()
{
	char ch1[30] = { 0 };
	char ch2[30] = { 0 };
	gets(ch1);
	gets(ch2);
	size_t n = 0;
	scanf("%zd", &n);
	int ret = my_strncmp(ch1, ch2, n);
	if (ret > 0)
		printf(">\n");
	else if (ret < 0)
		printf("<\n");
	else
		printf("==\n");
	
	return 0;
}

他来了，稀有函数来啦！

8、strtok函数

这个函数比较陌生，功能也比较奇怪。
他的作用是，在一个字符串中提取出特定的分割符之间的内容。
我们以一个邮箱为例来进行讲解。
假设有一个邮箱为[email protected]
其中的分割符就是@和.
我们想要提取出三段内容怎么办？
这时就可以使用strtok函数了。

这样子就可以实现啦！

strtok 比较特殊，他的参数有两种方式，一种是传递数组名和分割符，这样子，返回值就是第一段的起始地址，另一种参数是传递空指针和分割符，这样子，返回值就是下一段的起始地址。

strtok实现方法比较复杂，这里就不进行讲解，只需要知道其中利用到了static关键字即可。

9、strstr函数

顾名思义strstr是两个字符串，这个函数的作用就是在一个字符串中去找另一个字符串。

先看看他的功能。
strstr函数是在字符串中找一个子字符串，在字符串一中找字符串二第一次出现的位置，如果找到了返回第一次出现的地址，找不到返回空指针

注意，当第二个字符串为空时，返回第一个字符串的首地址

strstr函数的模拟实现有两种方法
先讲述暴力求解的方法，虽然比较暴力，但是也是比较精妙的。

#include 
#include 
char* my_strstr(const char* ch1, const char* ch2)
{
	assert(ch1 && ch2);
	const char* cp = ch1;
	const char* s1 = NULL;
	const char* s2 = NULL;

	while (*cp)
	{
		s1 = cp;
		s2 = ch2;
		while (*s1 == *s2&&s1&&s2)
		{
			s1++;
			s2++;
		}
		if (*s2 == '\0')
			return cp;
		cp++;
	}
	return NULL;
}
int main()
{
	char ch1[30] = "abcdefghi";
	char ch2[30] = "def";
	char* s = my_strstr(ch1, ch2);
	printf("%s\n", s);
	return 0;
}

利用cp去记住每一个可能的地址，在用两个指针s1和s2去检验cp是否是正确的，如果不正确就换一个cp，按照这个思路就可以实现。

方法二KMP算法，该算法比较复杂，难以理解，有兴趣可以自行学习，这里就不去讲解了。

下面这个函数巨帅！！！

10、strerror函数

这个函数比较有意思
strerror函数返回一个错误码所对应的错误信息字符串的起始地址
单独看这句话还是比较难理解的，先看个例子吧。

但是每次使用的时候，不可能这么使用，毕竟这么写开起来还是很呆的。

这样写，是不是顿时高级多了，哈哈哈。

注意：errno的头文件为

11、perror函数

既然介绍了strerror函数，那么perror函数就必不可少了。

perror函数是打印错误信息的函数。

perror函数，print error message 打印错误信息，头文件为
要注意的是perror函数的错误信息也是从errno中得到的。

举个例子看看效果

相当于比strerror函数多了一个打印功能。

那是不是意味着perror函数就可以替代strerror函数了呢？

很明显是不能的。

如果要打印错误信息，直接使用perror，如果要保存错误信息，使用strerror

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好啦，今天的分享就到此结束了。
明天再见。

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