【C语言】字符函数，字符串函数，内存函数

大家好！今天我们来学习C语言中的字符函数，字符串函数和内存函数。

目录

1. 字符函数

1.1 字符分类函数

1.2 字符转换函数

1.2.1 tolower（将大写字母转化为小写字母）

1.2.2 toupper（将小写字母转化为大写字母）

2. 字符串函数

2.1 字符串输入函数

2.1.1 gets()

​2.1.2 fgets()

2.2 字符串输出函数  puts()

​2.3 字符串求长度函数  strlen

2.4 长度不受限制的字符串函数

2.4.1 字符串复制函数  strcpy

​2.4.2 字符串连接函数  strcat

2.4.3 字符串比较函数  strcmp

​2.5 长度受限制的字符串函数

2.5.1 strncpy

​2.5.2 strncat

2.5.3 strncmp

​2.6 字符串查找函数  strstr

2.7 字符串分割函数  strtok

2.8 错误处理函数  strerror

3. 内存函数

3.1 memcpy

​3.2 memmove

3.3 memset

​3.4 memcmp

3. 总结

1. 字符函数

1.1 字符分类函数

字符分类函数的头文件为ctype.h

具体用法可以看这个：https://legacy.cplusplus.com/reference/cctype/

1.2 字符转换函数

字符转换函数的头文件也为ctype.h

1.2.1 tolower（将大写字母转化为小写字母）

函数原型：

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<ctype.h>int main() {char ch = 'B';char new_ch = tolower(ch);printf("%c", new_ch);return 0;
}

1.2.2 toupper（将小写字母转化为大写字母）

函数原型：

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<ctype.h>int main() {char ch = 'b';char new_ch = toupper(ch);printf("%c", new_ch);return 0;
}

2. 字符串函数

字符串输入函数和字符串输出函数的头文件均为stdio.h

其它的字符串函数头文件一般为string.h

2.1 字符串输入函数

2.1.1 gets()

函数原型：

gets() 函数的功能是从输入缓冲区中读取一个字符串存储到字符指针变量 str 所指向的内存空间。缓冲区（Buffer）又称为缓存（Cache），是内存空间的一部分。有时候，从键盘输入的内容，或者将要输出到显示器上的内容，会暂时进入缓冲区，待时机成熟，再一股脑将缓冲区中的所有内容“倒出”，我们才能看到变量的值被刷新，或者屏幕产生变化。

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>int main() {char str[30];gets(str);puts(str);return 0;
}

但是这个函数在C或C++不可再用（自C11和C++14起），因为不安全

（不过在实际做题中，我发现有些oj上还是能用的~）

2.1.2 fgets()

因为前面说了gets()函数不安全，在新版C++已经不可再用，所以fgets()用来替代gets()。

但注意fgets()不会删除行末的回车字符

fgets()函数是C语言中的一个输入函数，用于从标准输入（例如键盘）读取一行字符串。

函数原型：

fgets()的作用是读取一行字符并存储到指定的字符串缓冲区中，直到读取到换行符或者达到指定的最大字符数（包括换行符）为止。

其中，str是指向存储读取字符串的缓冲区的指针，num是缓冲区的大小，stream是要读取的文件流（通常使用stdin表示标准输入）。

fgets函数返回指向存储读取字符串的缓冲区的指针，如果读取成功，则返回值与str相同，如果出现错误或者到达文件末尾，则返回NULL。

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>int main() {char str[30];fgets(str,30,stdin);puts(str);return 0;
}

2.2 字符串输出函数  puts()

函数原型：

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>int main() {char str[30] = "hello world";puts(str);return 0;
}

2.3 字符串求长度函数  strlen

函数原型：

注意事项：

1. 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' )。
2. 参数指向的字符串必须要以 '\0' 结束。
3. 注意函数的返回值为size_t，是无符号的。

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>int main() {char str[30] = "abcdef";printf("%d\n", strlen(str));return 0;
}

strlen的模拟实现

size_t my_strlen(const char* str)
{assert(str);int cnt = 0;while (*str!='\0'){cnt++;str++;}return cnt;
}

2.4 长度不受限制的字符串函数

2.4.1 字符串复制函数  strcpy

函数原型：

注意事项：

1. 源字符串必须以 '\0' 结束。

2. 会将源字符串中的 '\0' 拷贝到目标空间。

3. 目标空间必须足够大，以确保能存放源字符串。

4. 目标空间必须可变。

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main() {char str1[30] = { 0 };char str2[30] = "abcdef";strcpy(str1, str2);printf("%s\n",str1);return 0;
}

strcpy的模拟实现

char* my_strcpy(char *dest,const char *src)
{assert(dest && src);char* ret = dest;while (*dest++=*src++){;}return ret;
}

2.4.2 字符串连接函数  strcat

函数原型：

注意事项：

1. 源字符串必须以 '\0' 结束。

2. 目标空间必须有足够的大，能容纳下源字符串的内容。

3. 目标空间必须可修改。

4. 字符串不能自己追加自己

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main() {char str1[30] = "hello ";char str2[30] = "world";printf("%s\n",strcat(str1,str2));return 0;
}

strcat的模拟实现

char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{assert(dest && src);char* ret = dest;while (*dest!='\0')dest++;while (*dest++ = *src++){;}return ret;
}

2.4.3 字符串比较函数  strcmp

函数原型：

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。

我们结合下图就能很直观理解上面的标准规定~

用法示例：

情况一：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main() {char str1[30] = "above";char str2[30] = "about";printf("%d\n",strcmp(str1,str2));return 0;
}

情况二：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main() {char str1[30] = "About";char str2[30] = "about";printf("%d\n",strcmp(str1,str2));return 0;
}

情况三：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main() {char str1[30] = "about";char str2[30] = "about";printf("%d\n",strcmp(str1,str2));return 0;
}

strcmp的模拟实现

int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{assert(str1 && str2);while (*str1 == *str2){if (*str1 == '\0')return 0;str1++;str2++;}if (*str1 > *str2) return 1;else return -1;
}

2.5 长度受限制的字符串函数

2.5.1 strncpy

函数原型：

注意事项：

1. 拷贝num个字符从源字符串到目标空间。

2. 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。
 

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main() {char str1[30] = "abcdef";char str2[30] = "xxxxxxxxxxxxxx";strncpy(str1, str2, 4);printf("%s\n", str1);return 0;
}

2.5.2 strncat

函数原型：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main() {char str1[30] = "hello ";char str2[30] = "worldxxxxxx";strncat(str1, str2, 5);printf("%s\n", str1);return 0;
}

2.5.3 strncmp

函数原型：

逐个比较两个字符串字符的ASCII码值，直到出现不一样的字符或者一个字符串结束或者num个字符全部比较完。

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main() {char str1[30] = "abc";char str2[30] = "abcdef";char str3[30] = "aba";printf("%d\n", strncmp(str1, str2, 3));printf("%d\n", strncmp(str1, str2, 4));printf("%d\n", strncmp(str1, str3, 5));return 0;
}

2.6 字符串查找函数  strstr

函数原型：

strstr函数的作用是在字符串str1中查找是否含有字符串str2的子串，如果存在，返回str2在str1中第一次出现的地址；否则返回空指针NULL。

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main() {char str1[30] = "abcdef";char str2[30] = "abc";if (strstr(str1, str2))printf("找到了\n");elseprintf("找不到\n");return 0;
}

strstr的模拟实现

char* my_strstr(char* str1, char* str2)
{assert(str1 && str2);char* cp = str1;char* s1 = cp;char* s2 = str2;if (str2 == '\0')return str1;while (*cp){s1 = cp;s2 = str2;while (*s1 && *s2 && *s1 == *s2){s1++;s2++;}if (*s2 == '\0')return cp;cp++;}return NULL;
}

2.7 字符串分割函数  strtok

strtok函数的作用是将一个字符串按照指定的分隔符进行分割，并返回分割后的子字符串。

函数原型：

注意事项：

1. sep参数是个字符串，定义了用作分隔符的字符集合。

2. 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。

3. 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，所以在使用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。）

4. 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。

5. 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。

6. 如果字符串中不存在更多的标记，则返回NULL 指针。
 

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main() {char str[] = "Hello, world! How are you today?";char delim[] = " ,!?"; // 分隔符包括空格、逗号和感叹号// 使用第一次调用strtok函数char* token = strtok(str, delim);// 循环调用strtok函数以获取每个子字符串while (token != NULL) {printf("%s\n", token);token = strtok(NULL, delim);}return 0;
}

以上代码将输入字符串"Hello, world! How are you today?"按照空格、逗号和感叹号作为分隔符，将其分割成多个子字符串，并依次打印每个子字符串。输出结果如下：

注意：在整个循环过程中，使用NULL作为第一个参数，以便继续分割原字符串。这样可以依次获取每个子字符串。

2.8 错误处理函数  strerror

strerror的作用是根据给定的错误代码返回相应的错误描述字符串。

具体而言，strerror函数接受一个整数参数errno作为输入，该参数代表了一个错误代码。函数会根据给定的错误代码查找对应的错误描述字符串，并将其返回。

函数原型：

用法示例：

示例一：

下面代码是将错误码0~9所对应的错误信息给打印出来：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>int main()
{int i = 0;for (int i = 0; i < 10; i++){printf("%d:%s\n", i, strerror(i));}return 0;
}

示例二：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>
#include <errno.h>int main() {FILE* file = fopen("nonexistent.file", "r");if (file == NULL) {int error_code = errno;const char* error_msg = strerror(error_code);printf("Failed to open file: %s\n", error_msg);}else {// 文件打开成功，继续其他操作// ...fclose(file);}return 0;
}

以上代码尝试打开一个名为"nonexistent.file"的文件，如果文件打开失败，则获取对应的错误代码，并使用strerror函数获取错误描述字符串，最后将错误描述字符串打印出来。输出结果类似于：

需要注意的是，strerror函数返回的错误描述字符串可能是静态分配的，多次调用strerror函数可能会覆盖之前的结果。因此，建议尽量将结果保存在变量中，而不是直接在printf等函数中使用strerror函数。

3. 内存函数

内存函数的头文件一般也为string.h

3.1 memcpy

memcpy函数作用是将指定长度的内存块从源地址复制到目标地址。

也就是说，memcpy函数用来处理不重叠的内存拷贝。

函数原型：

注意事项：

1. 函数memcpy从source的位置开始向后复制num个字节的数据到destination的内存位置。

2. 这个函数在遇到 '\0' 的时候并不会停下来。

3. 如果source和destination有任何的重叠，复制的结果都是未定义的。

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>int main() {int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int arr2[20] = { 0 };//将arr1中的内容，拷贝到arr2中memcpy(arr2, arr1, 40);for (int i = 0; i < 20; i++)printf("%d ", arr2[i]);return 0;
}

memcpy的模拟实现

void* my_memcpy(void* dest, const void* src, size_t num) //num单位是字节
{void* ret = dest;assert(src && dest);while (num--){*(char*)dest = *(char*)src;dest = (char*)dest + 1;src = (char*)src + 1;}return ret;
}

3.2 memmove

memmove函数作用是将指定长度的内存块从源地址移动到目标地址，允许源和目标内存块重叠。

也就是说，memmove函数用来处理重叠内存拷贝。

函数原型：

用法示例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>int main()
{int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };memmove(arr1 + 2, arr1, 20);for (int i = 0; i < 10; i++)printf("%d ", arr1[i]);return 0;
}

memmove的模拟实现：

void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num) //num单位是字节
{void* ret = dest;assert(dest && src);if (dest < src)  //前->后拷贝{while (num--){*(char*)dest = *(char*)src;dest = (char*)dest + 1;src = (char*)src + 1;}}else  //后->前拷贝{while (num--){*((char*)dest+num) = *((char*)src+num);}}return ret;
}

3.3 memset

memset函数作用是将指定长度的内存块填充为指定的值。

函数原型：

用法示例：

示例一：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main()
{int arr[5];memset(arr, 0, sizeof(arr));for (int i = 0; i < 5; i++)printf("%d ", arr[i]);return 0;
}

数组arr的所有元素都将被设置为0。

示例二：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main(){char arr[] = "hello world";memset(arr + 1, 'x', 4); //以字节为单位设置的printf("%s\n", arr);return 0;
}

3.4 memcmp

memcmp的作用是比较两个内存块的内容。

函数原型：

注意事项：

比较从ptr1和ptr2指针开始的num个字节

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>int main(){int arr1[] = { 1,2,1,4,5,6 };int arr2[] = { 1,2,257 };int ret = memcmp(arr1, arr2, 10);printf("%d\n", ret);return 0;
}

3. 总结

到这里，我们就介绍完了C语言中的字符函数，字符串函数和内存函数。有什么问题欢迎在评论区讨论。如果觉得文章有什么不足之处，可以在评论区留言。如果喜欢我的文章，可以点赞收藏哦！

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