C语言：字符函数和字符串函数

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一.字符分类函数

C语言中有一系列的函数是专门做字符分类的，也就是一个字符是属于什么类型的字符的。这些函数的使用都需要包含一个头文件是ctype.h。

如图：

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这些函数的使用方法非常类似，我们就讲解一个函数的事情，其他的非常类似：

1 int islower ( int c);

islower 是能够判断参数部分的c是否是小写字母的。通过返回值来说明是否是小写字母，如果是小写字母就返回非0的整数，如果不是小写字母，则返回0。

来看练习：

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练习：写一个代码，将字符串中的小写字母转大写，其他字符不变。

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二.字符转换函数

C语言提供了2个字符转换函数：

1  int tolower ( int c ); //将参数传进去的大写字母转小写
2  int toupper ( int c ); //将参数传进去的小写字母转大写

来看相关例子：

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返回值是int，**返回的是转化成对应字符的ASCII值，**不要忘了包含头文件ctype.h。

关于上面我们举的例子，将小写转大写，是-32完成的效果，有了转换函数，就可以直接使用toupper函数。

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三.strlen的使用和模拟实现

1 size_t strlen ( const char * str );

strlen函数的相关要求：

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’10’)。
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）
strlen的使用需要包含头文件

该函数使用举例:

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strlen函数工作原理：从给定的起始位置开始，向后统计\0之前的字符个数。

我们来看一个小知识点

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为什么会打印出这样的结果？

因为strlen函数返回值是size_t类型的，两个size_t类型的值相减得到的值-3也是size_t类型的，size_t类型是无符号的整型，它的补码最高位1不会被当成符号位，所以-3就变成了特别大的正数值。

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所以我们如果这样写代码就是坑了自己，我们可以直接相比来得到我们想要的。

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或者强制类型转换一下

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strlen函数的模拟实现

关于strlen函数的模拟实现有三种方式：

1.计数器 
2.指针 - 指针
3.递归的方式

我们来写代码实现这三种方法

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四.strcpy的使用和模拟实现

1 char* strcpy(char * destination, const char * source );

strcpy函数的相关要求：

Copies the C string pointed by source into the array pointed by destination, including the terminating null
character (and stopping at that point).
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。
目标空间必须可修改。

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举例：

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该函数也会把要拷贝的字符串中的\0拷贝到目标函数中,我们来调试看：

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我们要知道使用该函数拷贝字符串，源头字符串中必须要有\0，否则没办法拷贝。

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拷贝的时候没有\0就不知道什么时候停下来，造成越界访问。所以该函数用于拷贝字符串，字符串中有\0结束标志。

还有就是我们要拷贝到的目标空间要足够大

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拷贝到的目标空间不够大，造成越界访问，程序崩掉了。

目标空间必须可修改

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我们这样写代码程序也会崩掉，p指向的空间里面存放的是常量字符串，它是不能被修改的。

我们来看strcpy的模拟实现：

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优化一下

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我们将表达式放到while循环判断的地方的时候，既可以赋值，赋值产生的结果又可以判断，这样的话\0也可以被拷贝过去了，又作为赋值结果结束条件。

strcpy函数的返回值类型是char*，strcpy返回的是目标空间的起始地址。我们再来改改模拟实现的strcpy函数。

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五.strcat的使用和模拟实现

strcat函数的相关要求：

Appends a copy of the source string to the destination string. The terminating null character in destination is overwritten by the first character of source, and a null-character is included at the end of the new string
formed by the concatenation of both in destination.
源字符串必须以’\0’结束。
目标字符串中也得有，否则没办法知道追加从哪里开始。
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。

简单来说：strcat函数是实现字符串的链接或追加。

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举例:

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通过上面的例子，可知strcat函数追加方式是：找到目标空间中的第一个\0，然后从这个\0的位置开始追加源头字符串，源头字符串的内容，包括\0都会追加到目标空间。

strcat函数的模拟实现

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还有一个问题要注意一下：当我们用该函数自己给自己追加的时候，会造成死循环的问题。

六.strcmp的使用和模拟实现

strcmp函数的相关要求：

This function starts comparing the first character of each string. If they are equal to each other, it
continues with the following pairs until the characters differ or until a terminating null-character is reached.
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
那么如何判断两个字符串？通过比较两个字符串中对应位置上字符ASCII码值的大小。

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strcmp函数是用来比较两个字符串的大小，对应位置上的字符进行比较，根据ASCII值的大小。

例子:

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strcmp函数的模拟实现

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我们再来看另一种写法:

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七.strncpy 函数的使用

1 char * strncpy (char* destination, const char * source, size_t num);

strncpy函数的相关要求：

Copies the first num characters of source to destination. If the end of the source C string (which is signaled by a null-character) is found before num characters have been copied, destination is padded with zeros until a total of num characters have been written to it.
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。

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通过比较我们知道该函数比strcpy函数多了个参数，该参数指定了你最多要拷贝多少个字符。

我们用例子来理解，比如指定想要拷贝字符串前五个字符。

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但是如果我们源头字符串只有两个，却指定拷贝5个会怎么样呢？

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从上面例子可知：如果源字符串不够，该拷贝的拷贝过来，其他的用\0补齐，也就是补零。

八.strncat 函数的使用

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

strncat函数的相关要求：

Appends the first num characters of source to destination, plus a terminating null-character. (10字符串的前num个字符追加到destination指向的字符串末尾，再追加一个＼0字符）。
If the length of the C string in source is less than num, only the content up to the terminating null-character is copied.（如果source 指向的字符串的长度小于num的时候，只会将字符串中到＼的内容追加到destination指向的字符串末尾）。

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我们通过比较也发现strncat函数和strcat函数参数也是差了一个。这个参数是指定追加源头字符串多少个字符。

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另一个例子:

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从上面例子我们可知把两个x追加来之后又加上了一个\0。我们再来看如果指定的个数大于源头字符串字符个数，该怎么样追加呢？

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我们看到它并没有像strncpy函数一样凑齐5个，不够补\0。

九.strncmp函数的使用

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

比较str1和str2的前num个字符，如果相等就继续往后比较，最多比较num个字母，如果提前发现不一样，就提前结束，大的字符所在的字符串大于另外一个。如果num个字符都相等，就是相等返回0。

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该strncmp函数比strcmp函数多出来的参数是指定最多比较的字符个数。

举例：

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十.strstr的使用和模拟实现

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

strstr函数的相关要求：

Returns a pointer to the first occurrence of str2 in str1, or a null pointer if str2 is not part of str1. (#ZO?符串str2在字符串str1中第一次出现的位置）。
The matching process does not include the terminating null-characters, but it stops there. (不包含＼0字符，以＼作为结束标志）。

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strstr函数作用是：在一个字符串中，找一个子字符串，找第一次出现的位置。从上面我们来看该函数的参数部分，它的意思是：在str1指向的字符串中找str2指向的字符串第一次出现的位置。

该strstr函数如果找到了，就返回第一次出现的地址，如果找不到，就返回NULL。

我们来举例使用一下该函数：

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strstr函数的模拟实现

const char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{const char* s1 = str1;const char* s2 = str2;const char* cur = str1; // cur指针记可能的开始匹配的位置if (*str2 == '\0')//当str2是空字符串时，直接返回str1return str1;while (*cur){//完成一次匹配s1 = cur;s2 = str2;while (*s1 && *s2 && *s1 == *s2){s1++;s2++;}if (*s2 == '\0')return cur;cur++;}return NULL;}int main()
{char arr1[] = "abcdefabcdef";char arr2[] = "def";const char* ret = my_strstr(arr1, arr2);if (ret == NULL)printf("找不到\n");elseprintf("找到了:%s\n", ret);return 0;
}

当str2是\0时，这是特殊的情况，以后写代码的时候，根据自己需求来决定该返回什么。

我们再来优化一下

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十一.strtok函数的使用

1 char * strtok ( char * str, const char * sep);

sep参数指向一个字符串，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，所以被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。

我们来看该函数的使用场景

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把分隔符（如上面的：@ . ）的分开的字符串提取出来。

来看例子:

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但是我们一般用该函数的时候不会把源头字符串的数组名传过去，因为该数组会被改变破坏掉，我们会创建另一个数组拷贝一份来使用。

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当我们第二次调用strtok函数第一个参数为NULL，它会从上一次保存的位置向后找，如上面的例子，第二次调用会返回y的地址，把 . 改成\0。

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我们一般不用这样形式写代码，请看下面代码:

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十二.strerror函数的使用

1 char* strerror ( int errnum);

strerror 函数可以把参数部分错误码对应的错误信息的字符串地址返回来。
在不同的系统和C语言标准库的实现中都规定了一些错误码，一般是放在 errno.h这个头文件中说明的，C语言程序启动的时候就会使用一个全局的变量errno来记录程序的当前错误码，只不过程序启动的时候errno是0，表示没有错误，当我们在使用标准库中的函数的时候发生了某种错误，就会将对应的错误码，存放在errno中，而一个错误码的数字是整数很难理解是什么意思，所以每一个错误码都是有对应的错误信息的。strerror函数就可以将错误对应的错误信息字符串的地址返回。

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