【C语言】——字符串函数的使用与模拟实现（下）

前言

  上一篇文章：【C语言】——字符串函数的使用与模拟实现（上）中，我曾详细介绍了：$strstr$、$strcpy$、$strcat$、$strcmp$ 这四个函数及其模拟实现，接下来，让我们继续学习字符串相关的函数吧。
  
  

五、长度受限类字符串函数

5.1、$strncpy$ 函数

功能：将源字符串的前 $num$ 个字符拷贝到目标字符串中

• 如果源字符串长度小于 $num$，则拷贝完源字符创后，在目标空间后面追加\0，直到 $num$ 个。
• 如果源字符串长度大于 $num$，则在拷贝完源字符串前 $num$ 个字符后，末尾不会自动补 ‘\0’

5.2、$strncat$ 函数

功能：将源字符串的前 $num$个字符追加至目标字符串的末尾

• 如果源字符串长度大于 $num$，追加前 $num$ 个字符并在后面补'\0'
• 如果源字符串长度小于 $num$，追加整个源字符串并补'\0'。（只补一个，不会一直补到 $num$ 个）

5.3、$strncmp$ 函数

功能：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 $num$ 个字符，如果提前发现不一样，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，就返回 0。
  

六、$strstr$ 函数

6.1、函数功能

功能：查找字符串 $str1$ 中是否包含字符串 $str2$ 的内容，如果有，返回第一次出现的地址，如果没有，返回空指针。

需要注意的是：字符串的比较匹配不包含 ‘\0’，以 ‘\0’ 作为结束标志。

6.2、函数的使用

#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main()
{
	char str1[] = "This is a simple string";
	char* str2;
	str2 = strstr(str1, "simple");
	
	printf("%s\n", str2);
	for (int i = 0; i < strlen("simple"); i++)
	{
		printf("%c", str2[i]);
	}
	printf("\n");

	str2 = strstr(str1, "are");
	printf("%s\n", str2);

	return 0;
}

  
运行结果：

6.3、函数的模拟实现

（1）解题思路

  
$(i)$ 首先，我们来看最简单的情况：在 “$abcdef$” 中找 “$cde$”

  

• 我们先来看上左图：$str1$ 和 $str2$ 指向两个字符串起始位置，是我们传入的值，这里我额外创建指针 $cp$ 变量，用指针 $cp$ 来遍历 $str1$ 数组。
• 看上右图：当指针 $cp$ 指向字符 ‘$c$’ 时，发现字符 ‘$c$’ 与 $str2$的首字符相同。为进一步确认，$cp$ 与 $str2$ 同时遍历后面的字符，每遍历一次，相比较一次。当 $str2$ 遍历完字符串，比较结束，发现所比较的字符全部相等，即找到 $str1$ 中的 $str2$。

  
上面的思路看起来是可行的，但是还是存在这很大的问题：

1. 函数要求的是返回地址，也就是返回上面 ‘$c$’ 字符的地址，可是 $cp$ 指针跑后面去了，怎么返回他的地址呢？
2. 想象一下，当 $cp$ 开始比较时，与 $str2$ 的前几个字符是相等的，但后面不相等，这时是不是又要从‘c’的下一个字符重新开始比较，但是 $cp$ 与 $str2$ 都跑后面去了，还怎么找到下一个字符呢？

  
  
$(ii)$ 下面，我们来考虑复杂一点的情况：在 “$abbbcdf$” 中找 “$bbc$”

  
  鉴于上述情况出现的两种问题，我们再额外创建两个指针变量 $s1$ 与 $s2$，他们负责实现字符的逐个比较，而$cp$ 与 $str2$用于记录开始比较的起始位置。这样，当 $s1$ 与 $s2$ 只有部分相等时，依然可以找到下一个字符重新开始比较   
  
  

  
$(iii)$ 再看最后一种情况：如果找不到怎么办？例如：在 “$abbbc$” 中找 “$bbcc$”

  其实，中不到的情况的解决思路与第二种情况时一样的，不同的是，当 $cp$ 遍历完整个 $str1$ 字符串（即 $cp$ 指向 \0）还没找到时，即 $str1$ 中不存在 $str2$ 字符串，返回空指针
  
  

（2）代码实现

char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
	//创建指针变量：cp、s1、s2
	//因为并不知道什么时候开始比较，s1、s2先置空
	const char* cp = str1;
	const char* s1 = NULL;
	const char* s2 = NULL;

	//特殊情况：当str2为空时，返回整个str1
	if (str2 == NULL)
	{
		return (char*)str1;
	}

	//循环，当cp指向‘\0’时，退出，表面没找到
	while (*cp)
	{
		//进入逐个比较
		if (*cp == *str2)
		{
			//给s1、s2赋值，让他们进行比较
			s1 = cp;
			s2 = str2;

			//如果他们相等，并且不等于‘\0’比较继续
			while (*s1 != '\0' && *s2 != '\0' && *s1 == *s2)
			{
				s1++;
				s2++;
			}
			
			//退出比较时，表明遇到不一样的字符
			//这时有两种情况
			//退出后，当s2指向‘\0’时，表明成功找到
			//当s2不是指向‘\0’，表示并不是要找的字符串
			if (*s2 == '\0')
			{
				return (char*)cp;
			}
		}
		
			cp++;
	}
	
	//整个循环结束，表明没找到，返回空指针
	return NULL;
	
}

七、$strtok$ 函数

7.1、函数功能

函数功能：将 $str$ 字符串 以字符$delimiters$ 作为分隔符，分割成若干段。

• $str$ 参数表示要分割的字符串
• $delimiters$ 参数表示分隔符，分隔符可以是多个
• $strtok$ 函数找到 $str$ 中的下一个标记，并将其用 \0 结尾，返回一个指向这段字符串的指针
• $strtok$ 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，并且可以被修改
• $strtok$ 函数的第一个参数不为NULL时，函数将找到 $str$ 中的第一个标记，$strtok$ 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
• 如果字符串不存在更多的标记，则返回NULL指针

7.2、函数的使用

  
  像 happy@qq.com，现在我想将 happy、qq、com 这三段单独提取出来，这时就可以使用 $strtok$函数
  

#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main()
{
	char arr1[] = "happy@qq.com";
	char arr2[30];
	const char* sep = "@.";
	strcpy(arr2, arr1);

	char* ret = NULL;
	ret = strtok(arr2, sep);
	printf("%s\n", ret);

	ret = strtok(NULL, sep);
	printf("%s\n", ret);

	ret = strtok(NULL, sep);
	printf("%s\n", ret);
	
    ret = strtok(NULL, sep);
	printf("%s\n", ret);

	return 0;
}

  
运行结果：

  可以看到，$strtok$ 函数很奇怪，只有第一次调用他是传的是要切割的字符串 $arr2$，之后调用都是传 NULL。
  
  这是因为该函数每一次调用该函数都把当前找的这个标记的结束位置记住，这样下次再调用该函数就能从上次保存的位置开始找下一个标记
  
  当第四次调用该函数时，因为已经找到结束位置，因此函数返回空指针。
  
注：这里只是示范，实际上是不允许这样打印的
  

  
  当然，上面的代码有很大的改进空间，因为我们往往不知道有几个分隔符，这时我们可以用一种巧妙的写法
  

#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main()
{
	char arr1[] = "happy@qq.com@happy@qq.com";
	char arr2[30];
	const char* sep = "@.";
	strcpy(arr2, arr1);
	char* ret = NULL;
	
	for (ret = strtok(arr2, sep); ret != NULL; ret = strtok(NULL, sep))
	{
		printf("%s\n", ret);
	}

	return 0;
}

  我们来分析一下for (ret = strtok(arr2, sep); ret != NULL; ret = strtok(NULL, sep))这个循环：

• 首先是初始化部分ret = strtok(arr2, sep)：将strtok(arr2, sep)的值传给 $ret$ 变量
• 接着是判断部分ret != NULL：当 $ret$ 不为空时，循环继续，即打印该段字符串；当返回值为空，表示已经分割完字符串，循环结束
• 最后是调整部分ret = strtok(NULL, sep)：将strtok(NULL, sep)的返回值赋给 $ret$ 变量
• 这个代码巧妙在 $strtok$ 函数要求第一次传的是字符串，而之后传的是NULL，这里完美运用了 $for$ 循环的特点：先初始化，并且初始化只执行一次，调整语句执行多次。

  
运行结果：

  
  

八、$strerror$ 函数

8.1、函数功能

功能：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 语言标准库中都规定了一些错误码，一般放在 <$errno.h$> 这个头文件中说明。
  
  C语言程序启动时就会使用一个全面的变量 $errno$ 来记录程序当前的错误码，只不过程序启动时 $errno$ 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，放在errno中，而一个错误码的数字是整数，因此很难理解是什么意思，所以每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。

8.2、函数的使用

  
  我们打印 $0-10$ 这些错误码所对应的信息

#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<stdio.h>

int main()
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i <= 10; i++)
	{
		printf("%s\n", strerror(i));
	}
	return 0;
}

  
运行结果：

  
再比如：我们以读的方式打开一个不存在的文件，让其返回错误信息

#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<stdio.h>

int main()
{
	FILE* pFile;
	pFile = fopen("unexist.ent", "r");
	if (NULL == pFile)
	{
		printf("Error opening file unexist.ent: %s\n", strerror(errno));
	}
	return 0;
}

  
运行结果：

九、$perror$ 函数

功能：$perror$ 函数相当于 $peintf+strerror$，它会打印完参数本分的字符串内容后，再打印一个冒号和一个空格，再打印错误信息。
  

例如：

#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<stdio.h>

int main()
{
	FILE* pFile;
	pFile = fopen("unexist.ent", "r");
	if (NULL == pFile)
	{
		perror("Error opening file unexist.ent");
	}
	return 0;
}

  
运行结果：

  好啦，本期关于部分字符串函数的介绍及模拟实现就介绍到这里啦，希望本期博客能对你有所帮助，更多关于字符串的函数还请收看下一期。同时，如果有错误的地方请多多指正，让我们在C语言的学习路上一起进步！