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前言

C语言中对字符和字符串的处理很频繁，但是C语言本身是没有字符串类型的，字符串通常放在常量字符串中或者字符数组中。本文详解字符和字符串的库函数的使用和注意事项

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一、函数介绍

1、求字符串长度

1.1、strlen

size_t strlen ( const char * str );

功能：计算字符串的长度

代码如下（示例）：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	int ch = "abcd";
	printf("%d\n", strlen(ch)); // 4
	return 0;
}

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。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	if (strlen("abc") - strlen("abcdef") > 0)
		printf(">\n");
	else
		printf("<\n");
	return 0;
}

解析
由于strlen库函数的返回类型是size_t，是无符号数，所以strlen库函数值恒大于0。
上述代码中“abc”的长度为3，“abcdef”的长度为6。把3-6的值当成一个无符号数，补码转原码再打印就是以后大的正数，所以> 。

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2、长度不受限制的字符串函数

2.1、strcpy

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

功能：拷贝字符串

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    char arr1[] = "abcdef";
    char arr2[20] = "xxxxxxxxxxx";
    strcpy(arr2, arr1);
    printf("%s\n", arr2); // abcdef
    return 0;
}

strcpy函数第一个参数放目的地arr2，第二个参数放源字符串数据arr1。把arr1的内容拷到arr2上。

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。

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2.2、strcat

char * strcat ( char * destination, const char * source );

功能：链接字符串

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    char arr1[30] = "hello ";
    char arr2[] = "world";
    strcat(arr1, arr2);
    printf("%s\n", arr1); // hello world
    return 0;
}

把arr2的字符追加到arr1上去。

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。

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2.3、strcmp

int strcmp ( const char * str1, const char * str2 );

功能：字符串比较

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    char arr1[] = "abcdef";
    char arr2[] = "abq";
    int ret = strcmp(arr1, arr2);
    printf("%d\n", ret);  // -1
    return 0;
}

strcmp是比较的是对应位置上的字符ASCII大小，而不是字符串长度。

注意事项：

1、第一个字符串大于第二个字符串，则返回大于0的数字。
2、第一个字符串等于第二个字符串，则返回0。
3、第一个字符串小于第二个字符串，则返回小于0的数字。

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3、长度受限制的字符串函数

3.1、strncpy

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

功能：拷贝指定元素个数的函数

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    char arr1[] = "xxxxxxxxx";
    char arr2[] = "hello bit";
    int ret = strncpy(arr1, arr2, 6);
    printf("%s\n", arr1);  // hello xxx
    return 0;
}

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。

代码如下：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    char arr1[] = "xxxxxxxxx";
    char arr2[] = "hello";
    int ret = strncpy(arr1, arr2, 6);
    printf("%s\n", arr1);  // hello
    return 0;
}

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3.2、strncat

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

功能：连接指定元素个数的字符串函数

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    char arr1[20] = "hello ";
    char arr2[] = "bit";
    printf("%s\n", strncat(arr1, arr2, 3)); // hello bit
    return 0;
}

注意：

1、strncat从目标字符串从左向右数到第一个 ‘\0’ 的位置开始连接源字符串
2、strncat追加后，会主动在追加后放一个 ‘\0’ 进去，确保其是个字符串。

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3.3、strncmp

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

功能：实现指定位置的字符数比较函数

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    char arr1[] = "abcdef";
    char arr2[] = "abcq";
    printf("%d\n", strncmp(arr1, arr2, 4)); // -1
    printf("%d\n", strncmp(arr1, arr2, 3)); // 0
    return 0;
}

strcmp是比较的是对应位置上的字符ASCII大小，而不是字符串长度。

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4、字符串查找

4.1、strstr

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

功能：在一个字符串中找到另外一个字符串是否存在。存在，则返回子串第一次出现的位置到末尾

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    char arr1[] = "abcdef";
    char arr2[] = "bcd";
    char* p = strstr(arr1, arr2);
    if (NULL == p)
        printf("不存在\n");
    else
        printf("%s\n", p);  // bcdef
    return 0;
}

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4.2、strtok

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

功能：把一串字符串按照分隔符来切割

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    char arr[] = "hello@word.com";
    char buf[200] = { 0 };
    strcpy(buf, arr);
    const char* p = "@.";
    char* str = strtok(arr, p);
    printf("%s\n", str); // hello
    str = strtok(NULL, p);
    printf("%s\n", str); // word
    str = strtok(NULL, p);
    printf("%s\n", str);  // com
    return 0;
}

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、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。）
3、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。
4、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。
5、如果字符串中不存在更多的标记，则返回 NULL 指针。

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5、错误信息报告

5.1、strerror

char * strerror ( int errnum );

功能：把错误码翻译成错误信息

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    printf("%s\n", strerror(0)); // No error
    printf("%s\n", strerror(1)); // Operation not permitted
    printf("%s\n", strerror(2)); // No such file or directory
    printf("%s\n", strerror(3)); // No such process
    printf("%s\n", strerror(4)); // Interrupted function call
    return 0;
}

用例：当strerror函数使用的时候，发生错误会把errno这个全局的错误变量设置为本次执行库函数产生的错误码。
errno是C语言提供的全局的错误变量。

代码如下：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
    //打开文件
    FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
    if (NULL == pf)
    {
        //出错误的原因是什么
        printf("%s\n", strerror(errno));  //No such file or directory
        return 0;
    }
    //读文件
    //...
    //关闭文件
    fclose(pf);
    pf = NULL;
    return 0;
}

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6、字符操作

6.1、字符分类函数

函数	如果他的参数符合下列条件就返回真
iscntrl	任何控制字符
isspace	空白字符：空格‘ ’，换页‘\f’，换行’\n’，回车‘\r’，制表符’\t’或者垂直制表符’\v’
isdigit	十进制数字 0~9
isxdigit	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
islower	小写字母a~z
isupper	大写字母A~Z
isalpha	字母a~z或A ~ Z
isalnum	字母或者数字，az,AZ,0~9
ispunct	标点符号，任何不属于数字或者字母的图形字符（可打印）
isgraph	任何图形字符
isprint	任何可打印字符，包括图形字符和空白字符

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6.2、字符转换

int tolower ( int c ); //把大写转换成小写
int toupper ( int c );//把小写转换成大写

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    char ch1 = 'A';
    char ch2 = 'b';
    printf("%c\n", tolower(ch1)); // a
    printf("%c\n", toupper(ch2)); // B
    return 0;
}

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7、内存操作函数

7.1、memcpy

void * memcpy ( void * destination, const void * source, size_t num );

功能：可拷贝不同类型的数据

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    int arr2[10] = { 0 };
    memcpy(arr2, arr1, 20);
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        printf("%d ", arr2[i]);  // 1 2 3 4 5
    }
    return 0;
}

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。

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7.2、memmove

void * memmove ( void * destination, const void * source, size_t num );

功能：同样可拷贝不同类型的数据，不过可以重叠

代码如下（示例）：

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

注意事项：

1、和memcpy的差别就是memmove函数处理的源内存块和目标内存块是可以重叠的。
2、如果源空间和目标空间出现重叠，就得使用memmove函数处理。
3、memcpy只需要实现不重叠的拷贝。
4、memmove是需要实现重叠内存的拷贝。

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7.3、memcmp

int memcmp ( const void * ptr1, const void * ptr2, size_t num );

功能：内存比较，比较从ptr1和ptr2指针开始的num个字节

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    int arr1[] = { 1,2,3,4,5 }; // 01 00 00 00 02 00 00 00 03 00 00 00 04 00 00 00
    int arr2[] = { 1,2,3,0,0 }; // 01 00 00 00 02 00 00 00 03 00 00 00 00 00 00 00
    printf("%d\n", memcmp(arr1, arr2, 13)); //1  // 13表示比较前13个字节
    return 0;
}

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7.4、memset

void * memset(void * ptr, int * value, size_t num);

功能：把一块内存空间设置成你想要的值，以字节为单位来修改

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
    int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
    memset(arr, 0, 9); // 改变前9个字节为0
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]); // 0 0 0 4 5
    }
    return 0;
}

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二、库函数的模拟实现

1、模拟实现strlen

方法1：计数器法

代码如下（示例）：

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
int my_strlen(const char* str)
{
    assert(str);
    int count = 0;
    while (*str)
    {
        count++;
        str++;
    }
    return count;
}
int main()
{
    int len = my_strlen("abcdef");
    printf("%d\n", len);  // 6
    return 0;
}

方法2：递归法

代码如下（示例）：

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
int my_strlen(const char* str)
{
    assert(str);
    if (*str == '\0')
        return 0;
    else
        return 1 + my_strlen(str + 1);
}
int main()
{
    int len = my_strlen("abcdef");
    printf("%d\n", len);  // 6
    return 0;
}

方法3：指针-指针

代码如下（示例）：

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
int my_strlen(const char* str)
{
    assert(str);
    char* p = str;
    while (*p != '\0')
        p++;
    return p - str;
}
int main()
{
    int len = my_strlen("abcdef");
    printf("%d\n", len);  // 6
    return 0;
}

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2、模拟实现strcpy

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
char* my_strcpy(char* dest, const char* src)
{
    assert(dest && src);
    char* ret = dest;
    while (*dest++ = *src++)
    {
        ;
    }
    return ret;
}
int main()
{
    char arr1[] = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', '\0' };
    char arr2[20] = "xxxxxxxxxxxx";
    my_strcpy(arr2, arr1);
    printf("%s\n", arr2); // abcdef
    return 0;
}

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3、模拟实现strcat

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{
    assert(dest && src);
    char* ret = dest; 
    //找目标空间中的 \0
    while (*ret != '\0')
    {
        ret++;
    }
    //拷贝源头数据到\0之后的空间
    while (*ret++ = *src++)
    {
        ;
    }
    return dest;
}
int main()
{
    char arr1[30] = "hello ";
    char arr2[] = "world";
    printf("%s\n", my_strcat(arr1, arr2)); // hello world
    return 0;
}

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4、模拟实现strcmp

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
    assert(str1 && str2);
    while (*str1 == *str2)
    {
        if (*str1 == '\0')
            return 0;
        str1++;
        str2++;
    }
    return *str1 - *str2;
}
int main()
{
    char arr1[] = "abc";
    char arr2[] = "abc";
    int ret = my_strcmp(arr1, arr2);
    if (ret < 0)
    {
        printf("arr1<arr2");
    }
    else if (ret > 0)
    {
        printf("arr1>arr2");
    }
    else
    {
        printf("arr1==arr2"); // arr1==arr2
    }
    return 0;
}

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5、模拟实现strstr

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
    assert(str1 && str2);
    const char* s1 = str1;
    const char* s2 = str2;
    const char* p = str1;
    while (*p)
    {
        s1 = p;
        s2 = str2;
        while (*s1 != '\0' && *s2 != '\0' && *s1 == *s2)
        {
            s1++;
            s2++;
        }
        if (*s2 == '\0')
        {
            return (char*)p;
        }
        p++;
    }
    return NULL;  
}
int main()
{
    char arr1[] = "abcdef";
    char arr2[] = "bcd";
    char* ret = my_strstr(arr1, arr2);
    if (NULL == ret)
        printf("没找到\n");
    else
        printf("%s\n", ret); // bcdef
    return 0;
}

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6、模拟实现memcpy

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
void* my_memcpy(void* dest, const void* src, size_t num)
{
    assert(dest && src);
    void* ret = dest; 
    while (num--)
    {
        *(char*)dest = *(char*)src;
        dest = (char*)dest + 1;
        src = (char*)src + 1;
    }
    return ret;
}
int main()
{
    int arr3[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    int arr4[5] = { 0 };
    my_memcpy(arr4, arr3 + 2, 20);
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        printf("%d ", arr4[i]);  // 3 4 5 6 7
    }
    return 0;
}

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7、模拟实现memmove

代码如下（示例）：

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num)
{
    assert(dest && src);
    void* ret = dest; 
    if (dest < src)
    {
        //前 -> 后
        while (num--)
        {
            *(char*)dest = *(char*)src;
            dest = (char*)dest + 1;
            src = (char*)src + 1;
        }
    }
    else
    {
        //后 -> 前
        while (num--)
        {
            *((char*)dest + num) = *((char*)src + num);
        }
    }
    return ret;
}
int main()
{
    int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    my_memmove(arr + 4, arr, 20);
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]); // 1 2 3 4 1 2 3 4 5 10
    }
    return 0;
}

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