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深入理解C语言(2)：字符、字符串与内存函数
- 文章主题：字符、字符串与内存函数
- 所属专栏：深入理解C语言
- 作者简介：更新有关深入理解C语言知识的博主一枚，记录分享自己对C语言的深入解读。
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前言
字符函数属于库文件ctype.h，而字符串与内存函数属于库文件string.h，那么它们分别具有什么样的功能呢？我们又能否在C语言中对其进行模拟呢？下面是我有关这些函数的介绍以及对其中的一些函数进行的模拟。
函数介绍
一. 字符函数
1. 字符分类函数
| 函数声明 | 返回真的参数条件 |
|---|---|
| int iscntrl ( int c ); | 任何控制字符 |
| int isspace ( int c ); | ’ ‘(空白字符/空格), ‘\f’(换页), ‘\n’(换行), ‘\t’(制表符), ‘\v’(垂直制表符) , ‘\r’(回车) |
| int isdigit ( int c ); | 十进制数字 ‘0’-‘9’ |
| int isxdigit ( int c ); | 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’ |
| int islower ( int c ); | 小写字母 ‘a’-‘z’ |
| int isupper ( int c ); | 大写字母 ‘A’-‘Z’ |
| int isalpha ( int c ); | 字母 ‘A’-‘Z’ ‘a’-‘z’ |
| int isalnum ( int c ); | 字母 ‘A’-‘Z’ ‘a’-‘z’ ‘0’-‘9’ |
| int ispunct ( int c ); | 标点符号，任何不属于数字或者字母的图形字符（可打印） |
| int isgraph ( int c ); | 任何图形字符 |
| int isprint ( int c ); | 任何可打印字符，包括图形字符和空白字符 |
2. 字符转换函数
| 函数 | 效果 |
|---|---|
| int tolower ( int c ); | 大写字母转成小写字母返回，小写字母仍以小写字母返回 |
| int toupper ( int c ); | 小写字母转成大写字母返回，大写字母仍以大写字母返回 |
二. 字符串函数
1. 求字符串长度
strlen
size_t strlen ( const void* str );
- 字符串以
'\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） - 学会strlen函数的模拟实现。
例：
/* strlen example */
#include 输出：
Enter sentence: just testing
The sentence entered is 12 characters long.
2. 长度不受限制的字符串函数
strcpy
char* strlen ( char* destination, const char* source );
-
将
source指向的 C 字符串复制到destination指向的数组中，包括'\0'（并在该点处停止）。 -
为避免溢出，
destination指向的数组的大小应足够长，以包含与source相同的 C 字符串（包括'\0'），并且不应在内存中与source重叠。
例：
/* strcpy example */
#include 输出：
str1: Sample string
str2: Sample string
str3: copy successful
strcat
char* strcat ( char* destination, const char* source );
- 将
source字符串的内容衔接到destination字符串之后。destination 中的'\0'被 source 的第一个字符覆盖，并且'\0'会包含在由destination中两者的串联形成的新字符串的末尾。
例：
/* strcpy example */
#include 输出：
these strings are concatenated.
strcmp
int strcmp ( const char* str1, const char* str2 );
-
将 C 字符串 str1 与 C 字符串 str2 进行比较。
-
此函数开始相同位置对应比较每个字符串的字符。如果它们彼此相等，则继续往下比较，直到字符不同或达到
'\0'为止。
例：
/* strcmp example */
#include 输出：
Guess my favourite fruit? orange
Guess my favourite fruit? apple
Correct answer!
3. 长度受限制的字符串函数
strncpy
char* strncpy ( char* destination, const char* source, size_t num );
-
将
source的前 num 个字符复制到destination。如果在复制 num 个字符之前找到sourceC 字符串的末尾（由'\0'表示），则destination将用0(即0所代表的'\0')填充，直到总共写入 num 个字符。 -
如果
source的长度大于 num，则不会在目标末尾隐式追加'\0'。因此，在这种情况下，destination不一定能被视为以'\0'结尾的 C 字符串（这样读取它会溢出）。 -
destination和source不得重叠（重叠时更安全的替代方案为Memmove）。
例：
/* strncpy example */
#include 输出：
To be or not to be
To be or not to be
To be
strncat
char* strncat ( char* destination, const char* source, size_t num );
-
将
source的前 num 个字符衔接到destination之后，外加一个'\0'。 -
如果
source中 C 字符串的长度小于 num，则仅复制'\0'之前的内容。
例：
/* strncat example */
#include 输出：
To be or not
strncmp
int strncmp ( const char* str1, const char* str2, size_t num );
- 将 C 字符串 str1 的字符数与 C 字符串 str2 的字符数进行比较。
- 此函数开始比较每个字符串的第一个字符。如果它们彼此相等，则继续往下比较，直到字符不同或达到
'\0'，或直到两个字符串中的num个字符相同。
例：
/* strncmp example */
#include 输出：
Looking for R2 astromech droids...
found R2D2
found R2A6
4. 其他
strstr
const char* strstr ( const char* str1, const char* str2 );
-
返回指向 str1 中第一次出现的 str2 的指针，如果 str2 不是 str1 的一部分，则返回一个
NULL指针。 -
匹配过程不包括
'\0'，但匹配会停止到此为止。
例：
/* strstr example */
#include 输出：
This is a sample string
strtok
char* strtok ( char* str, const char* delimiters );
-
对此函数的一系列调用将 str 拆分为标记，这些标记是由分隔符中的任何字符分隔的连续字符序列。
-
在第一次调用时，该函数需要一个 C 字符串作为 str 的参数，str 的第一个字符用作扫描
delimiters的起始位置。在后续调用中，该函数需要一个NULL指针，并使用最后一个标记末尾之后的位置作为扫描的新起始位置。 -
为了确定标记的开头和结尾，该函数首先从起始位置扫描
delimiters中未包含的第一个字符（该字符成为标记的开头）。然后从标记的开头开始扫描分隔符中包含的第一个字符，该字符成为标记的末尾。如果找到'\0'，扫描也会停止。 -
delimiters的这一末尾会自动替换为'\0'，并且delimiters的开头由函数返回。 -
在对 strtok 的调用中找到 str 的
'\0'后，对此函数的所有后续调用（以NULL指针作为第一个参数）将返回 null 指针。 -
找到最后一个
delimiters的点由要在下一次调用中使用的函数在内部保存（不需要特定的库实现来避免数据争用）。
例：
/* strtok example */
#include 输出：
Splitting string "- This, a sample string." into tokens:
This
a
sample
string
strerror
char* strerror ( int errnum );
-
解释 errnum 的值，生成一个字符串，其中包含一条描述错误条件的消息，就像由库的函数设置为 errno 一样。
-
返回的指针指向静态分配的字符串，程序不得修改该字符串。对此函数的进一步调用可能会覆盖其内容（不需要特定的库实现来避免数据争用）。
-
strerror 生成的错误字符串可能特定于每个系统和库实现。
例：
/* strerror example : error list */
#include 输出：
Error opening file unexist.ent: No such file or directory
perror(与字符串函数strerror效果相似的打印函数，属于(标准输入输出库)
void perror ( const char* str );
-
将 errno 的值解释为错误消息，并将其打印到 stderr（标准错误输出流，通常是控制台），可以选择在其前面加上 str 中指定的自定义消息。
-
errno 是一个整数变量，其值描述调用库函数生成的错误条件或诊断信息（C 标准库的任何函数都可以为 errno 设置值，即使此引用中未明确指定，即使没有发生错误），有关详细信息，请参阅 errno。
-
perror 生成的错误消息与平台相关。
-
如果参数 str 不是 null 指针，则打印 str，后跟冒号 : 和空格。然后，无论 str 是否为 null 指针，都会打印生成的错误说明，后跟换行符
'\n'。 -
perror 应该在产生错误后立即调用，否则可能会被调用其他函数覆盖。
例：
/* perror example */
#include 输出：
The following error occurred: No such file or directory
三. 内存函数
memcpy
void* memcpy ( void* destination, const void* source, size_t num );
-
将 num 字节的值从
source指向的位置直接复制到destination指向的内存块。 -
source指针和destination指针指向的对象的基础类型与此函数无关;结果是数据的二进制副本。 -
该函数不检查
source中的任何'\0'——它始终准确复制 num 个字节。 -
为避免溢出，
destination参数和source参数指向的数组的大小应至少为 num 个字节，并且不应重叠（对于重叠的内存块，memmove 是一种更安全的方法）
例：
/* memcpy example */
#include 输出：
person_copy: Pierre de Fermat, 46
memmove
void* memmove ( void* destination, const void* source, size_t num );
-
将 num 字节的值从
source指向的位置复制到destination指向的内存块。复制就像使用中间缓冲区一样进行，允许destination和source重叠。 -
source指针和destination指针所指向的对象的基础类型与此函数无关;结果是数据的二进制副本。 -
该函数不检查
source中的任何'\0'——它始终准确复制 num 个字节。 -
为避免溢出，
destination参数和source参数所指向的数组的大小应至少为 num 个字节。
例：
/* memmove example */
#include 输出：
memmove can be very very useful.
memcmp
int memcmp ( const void* ptr1, const void* ptr2, size_t num );
- 将 ptr1 指向的内存块的第一个字节与 ptr2 指向的第一个 num 字节进行比较，如果它们都匹配，则返回零，或者返回一个不同于零的值，如果它们不匹配，则表示哪个值更大。 请注意，与 strcmp 不同，该函数在找到 null 字符后不会停止比较。
例：
/* memcmp example */
#include 输出：
'DWgaOtP12df0' is greater than 'DWGAOTP12DF0'.
函数模拟实现
字符串函数
my_strlen
#include my_strcpy
#include my_strcmp
#include
return str1[i] - str2[i];
i++;
}
return 0;//c1=c2且均为'\0'则终止循环，两字符串相同返回0
}
int main()
{
char str1[100] = { 0 }, str2[100] = { 0 };
scanf("%s%s", str1, str2);
printf("%d", my_strcmp(str1, str2));
return 0;
}
my_strcat
#include my_strstr
#include my_strncpy
#include my_strncat
#include 内存函数
my_memmove
#include my_memcpy
#include 结语
以上就是我对字符、字符串与内存函数的介绍以及对其中一些的函数模拟，希望你能够对这些函数有更加深刻的理解。设计逻辑上有所不足的欢迎评论区积极进行指正，让我们共同成长，一起进步！