C语言strtok()函数用法详解！

strtok 是 C 标准库中的字符串分割函数，用于将一个字符串拆分成多个部分（token），以某些字符（称为分隔符）为界限。

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函数原型

char *strtok(char *str, const char *delim);

• 参数：

  • str：待分割的字符串。如果是第一次调用，传入要分割的字符串；之后的调用需传入 NULL，以继续上一次的分割。
  • delim：字符串，包含所有分隔符的字符集合。例如，" "（空格）或 "/"（斜杠）。

• 返回值：

  • 返回指向字符串中 当前部分 的指针。
  • 如果没有更多部分可返回，返回 NULL。

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用法规则

1. 初次调用时，传入字符串 str，函数会从 str 中找到第一个部分。
2. 函数会用 '\0' 替换找到的分隔符（破坏原字符串）。
3. 后续调用时，传入 NULL，函数会继续从上次结束的位置查找下一部分。
4. 不能在多线程环境中使用，因为 strtok 使用的是静态变量保存状态。

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示例

#include 
#include 

int main() {
    char str[] = "C programming is fun";
    const char *delim = " "; // 用空格作为分隔符
    char *token;

    // 初次调用 strtok
    token = strtok(str, delim);
    while (token != NULL) {
        printf("%s\n", token); // 打印分割的每一部分
        token = strtok(NULL, delim); // 后续调用
    }

    return 0;
}

输出：

C
programming
is
fun

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注意事项

1. 原字符串被修改：strtok 会在分隔符处插入 '\0'，因此原字符串内容会被破坏。如果需要保留原字符串，请先复制到一个新字符串再操作。

2. 不能并发使用：由于 strtok 使用内部静态变量保存状态，它在多线程程序中不安全。多线程环境下，请使用 strtok_r。

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分隔符的处理

分隔符 delim 可以包含多个字符，strtok 会将所有出现在 delim 中的字符视为分隔符。例如：

#include 
#include 

int main() {
    char str[] = "apple;orange,banana|grape";
    const char *delim = ";,|"; // 多个分隔符
    char *token;

    token = strtok(str, delim);
    while (token != NULL) {
        printf("%s\n", token);
        token = strtok(NULL, delim);
    }

    return 0;
}

输出：

apple
orange
banana
grape

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如何在多线程中使用？

在多线程环境下，使用 strtok_r（线程安全版本）。函数原型如下：

char *strtok_r(char *str, const char *delim, char **saveptr);

参数说明

• str：首次调用传入要分割的字符串，后续调用传入 NULL。
• delim：分隔符集合。
• saveptr：保存分割状态的指针变量，需由调用者提供。

示例

#include 
#include 

int main() {
    char str[] = "apple;orange,banana|grape";
    const char *delim = ";,|";
    char *token;
    char *saveptr; // 保存状态

    token = strtok_r(str, delim, &saveptr);
    while (token != NULL) {
        printf("%s\n", token);
        token = strtok_r(NULL, delim, &saveptr);
    }

    return 0;
}

输出：

apple
orange
banana
grape

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为什么需要传入 NULL？

strtok 函数内部使用了一个 静态指针 来记录分割状态。这个静态指针会指向原字符串中上一次分割结束的位置。在首次调用时，strtok 初始化这个指针为传入的字符串地址。在后续调用时，通过传入 NULL，strtok 会继续从这个内部静态指针的位置接着分割。

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静态指针的工作原理

1. 初次调用：

   token = strtok(str, delim);
   

   • 参数 str 是待分割字符串。
   • strtok 将分隔符替换为 '\0'，并返回找到的第一个分割部分，同时保存分割结束的位置到静态指针中。

2. 后续调用：

   token = strtok(NULL, delim);
   

   • 参数 NULL 告诉 strtok 使用保存的静态指针，从上次分割结束的位置继续分割。
   • 每次分割后，strtok 会更新静态指针的位置。

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示例分析

#include 
#include 

int main() {
    char str[] = "C,programming,is,fun";
    const char *delim = ",";
    char *token;

    // 初次调用 strtok
    token = strtok(str, delim);
    printf("First token: %s\n", token); // 输出 "C"

    // 后续调用 strtok
    token = strtok(NULL, delim);
    printf("Second token: %s\n", token); // 输出 "programming"

    token = strtok(NULL, delim);
    printf("Third token: %s\n", token); // 输出 "is"

    token = strtok(NULL, delim);
    printf("Fourth token: %s\n", token); // 输出 "fun"

    token = strtok(NULL, delim);
    printf("Final token: %s\n", token); // 输出 "(null)"，分割完成

    return 0;
}

输出：

First token: C
Second token: programming
Third token: is
Fourth token: fun
Final token: (null)

内部指针变化：

1. 初次调用：
   • str 是 "C,programming,is,fun"。
   • 静态指针保存分割后的位置 "programming,is,fun"。
2. 第二次调用：
   • 使用静态指针继续分割。
   • 静态指针更新为 "is,fun"。
3. 第三次调用：
   • 静态指针更新为 "fun"。
4. 第四次调用：
   • 静态指针更新为 NULL。

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静态指针的局限性

1. 线程不安全

strtok 的静态指针是全局共享的，多个线程同时调用 strtok 会导致状态混乱。

解决方案：使用线程安全的 strtok_r 函数，它将状态保存到用户提供的指针（而非静态变量）中。

2. 不能同时分割多个字符串

因为 strtok 的静态指针只能记录一个字符串的分割状态。如果需要同时分割多个字符串，应使用其他方法（如 strtok_r 或自定义逻辑）。

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总结

• strtok 用于字符串分割，但会修改原字符串，并且线程不安全。
• 多线程环境下，推荐使用 strtok_r。
• 分割的字符串存储在原字符串中，指针返回的是分割后的部分，原字符串会被破坏。