字符函数·字符串函数·C语言内存函数—使用和模拟实现

1.字符分类函数

• C语言中有一系列函数专门用来做字符的分类，用于对单个字符进行各种分类测试，也就是一个字符是属于什么类型的字符的，。这些函数通常用于检查字符是否属于特定的类别，如字母、数字、标点符号等。这些函数的使用通常需要包含头文件<ctype.h>。

这些函数的使用方法类似，比如isupper：

int isupper(int a)
1

isupper能判断参数部分的a是否是大写字母。我们可以通过返回值来判断是否为大写字母，如果返回值为非零的数则为大写字母，否则返回0。

• 例如：写一个代码将字符串中的大写字母转小写，其他字符不变。

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main()
{
	int i = 0;
	char str[] = "Lyz and Fzy!\n";
	char c;
	while (str[i])
	{
		c = str[i];
		if (isupper(c))
			c += 32;
			putchar(c);
			i++;
	}
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

2. 字符转换函数

• C语言中提供了2个字转换函数:

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

刚刚我们写的大小写转换的代码是用+32完成的，有了字符转换函数，就可以直接使用tolower:

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main()
{
	int i = 0;
	char str[] = "Lyz and Fzy!\n";
	char c;
	while (str[i])
	{
		c = str[i];
		if (isupper(c))
			c = tolower(c);
			putchar(c);
			i++;
	}
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

3. strlen的使用和模拟实现

• 功能：统计\0之前的的字符个数（字符串中必须要有\0）；

函数原型：
size_t strlen (const char * str);

• 字符串以\0作为结束的标志，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）；
• 参数指向的字符串必须以\0结束；
• 注意函数的返回值是size_t是无符号的；
• strlen使用需要包含头文件<string.h>;

strlen的使用：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>  
#include <string.h>  

int main() {
    char str[] = "lyz and fzy!";
    size_t length;

    // 使用 strlen 计算字符串的长度  
    length = strlen(str);

    // 输出字符串的长度  
    printf("%s: %zu\n", str, length);

    // 注意：strlen 不包括字符串末尾的空字符 '\0'  
    return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

strlen的模拟实现（三种）：

//方式一(计数器方式）：
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
int my_strlen(const char* arr)
{
	assert(arr != NULL);
	int count = 0;
	while (*arr != '\0')
	{
		count++;
		arr++;
	}
	return count;
}
int main()
{
	char arr[] = "abcdefghijk";
	int ret = my_strlen(arr);
	printf("%d\n",ret);
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

//方式二：不创建临时变量计数器（递归）
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
int my_strlen(const char* arr)
{
	assert(arr != NULL);
	if (*arr == '\0')
	{
		return 0;
	}
	else
		return 1 + my_strlen(arr + 1);
}
int main()
{
	char arr[] = "abcdefghijk";
	int ret = my_strlen(arr);
	printf("%d\n",ret);
	return 0;

	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

//方法三：指针-指针
#include<stdio.h>
#include <assert.h>
int my_strlen(const char* arr)
{
	assert(arr != NULL);
	char* p = arr;
	while (*p != '\0')
		p++;
	return p - arr;
}
int main()
{
	char arr[] = "abcdefghijk";
	int ret = my_strlen(arr);
	printf("%d\n",ret);

	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

4.strcpy的使用和模拟实现

• 功能：字符串的拷贝，将源字符串（包括其终止的空字符 ‘\0’）复制到目标字符数组中；
  char* strcpy(char * destination,const char * source);
  • destination是一个指向目标字符数组的指针，该数组必须足够大，以容纳源字符串 source的内容及其终止的空字符 ‘\0’。
  • source是一个指向源字符串的指针。
  • strcpy 函数将 source指向的字符串复制到 destination指向的位置，并返回 destination的指针。复制过程包括源字符串的所有字符，直到遇到源字符串的终止符 \0，并将这个终止符也复制到目标字符串中。
• 使用需要包含头文件<string.h>;
• 源字符串必须以\0结尾；
• 它会将源字符串的\0拷贝到目标空间中；
• 目标空间必须足够大，确保有足够大的内存存放源字符串；
• 目标空间必须是可以修改的；

strcpy的使用：

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

int main() {
    char src[] = "lyz and fzy!";
    char dest[50]; // 确保目标数组足够大，以容纳源字符串及其终止符  

    // 使用 strcpy 复制字符串  
    strcpy(dest, src);

    // 输出复制后的目标字符串  
    printf("%s\n", dest);

    // 注意：如果目标数组 dest 不够大，strcpy 会导致缓冲区溢出，这是非常危险的。  
    // 在实际编程中，应确保目标数组有足够的空间来存储源字符串及其终止符。  

    return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

这里定义了一个源字符串 src 和一个足够大的目标字符数组 dest。然后，我们使用 strcpy 函数将 src 复制到 dest 中。最后，我们打印出复制后的目标字符串 dest。

值得注意的是，strcpy 不会检查目标数组 dest 的大小是否足以容纳源字符串 src 及其终止的空字符。如果目标数组太小，就会发生缓冲区溢出，这可能会导致程序崩溃。因此，在使用 strcpy 时，一定要确保目标数组有足够的空间。

为了避免缓冲区溢出，可以使用 strncpy 函数，它允许你指定一个最大字符数来限制复制的字符数量。但是，使用 strncpy 时也要注意正确处理字符串的终止符。
strcpy的模拟实现：

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
char* my_strcpy(char* destination, const char* source)
{
	assert(destination != NULL);
	assert(source != NULL);
	char* ret = destination;
	while (*destination++ = *source++)
		;
	return ret;

}
int main()
{
	char arr1[] = "Hello fzy!";
	char arr2[20] = "ooooooooooooooooooo";
	int ret = my_strcpy(arr2, arr1);
	printf("%s\n",arr2);
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

5.strcat的使用和模拟实现

• 功能：用于将两个字符串连接（追加拼接）起来；
  char * strcat ( char * destination, const char * source );
  • destination 是一个指向目标字符数组的指针，该数组必须已经包含一个以空字符 \0 结尾的字符串。函数会将 source 字符串连接到这个字符串的末尾。
  • source 是一个指向源字符串的指针，该字符串将被添加到 destination 字符串的末尾。

strcat 函数会找到 destination 字符串的末尾（即空字符 \0的位置），然后将 source 字符串的字符逐个复制到 destination 字符串的末尾，并在复制完成后在拼接后的字符串末尾添加一个新的空字符 \0。

• 源字符串必须以\0结束；
• 目标字符串也得有\0，否则无法得知是从哪里开始追加的；
• 目标空间必须足够大，以至于容纳下源字符串的内容；
• 目标空间保证可以修改
  strcat的使用：

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

int main() {
    char dest[100] = "lyz and ";
    char src[] = "fzy!";

    // 确保目标数组 dest 足够大，以容纳拼接后的字符串及其终止符  

    // 使用 strcat 连接字符串  
    strcat(dest, src);

    // 输出拼接后的目标字符串  
    printf("%s\n", dest);

    // 注意：如果目标数组 dest 初始内容之后的剩余空间不足以容纳源字符串 src，strcat 会导致缓冲区溢出  
    // 应确保目标数组有足够的剩余空间来存储源字符串及其终止符。  

    return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

这里定义了一个目标字符串 dest 和一个源字符串 src。然后，使用 strcat 函数将 src 添加到 dest 的末尾。最后打印出拼接后的目标字符串 dest。

同样值得注意的是，strcat 不会检查目标数组 dest 是否还有足够的空间来容纳源字符串 src 及其终止的空字符。如果目标字符串的剩余空间不足以容纳源字符串，就会发生缓冲区溢出。因此，在使用 strcat 时，一定要确保目标数组有足够的剩余空间。
strcat的模拟实现：

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
char* my_strcat(char* destination, const char* source)
{
	assert(destination != NULL);
	assert(source != NULL);
	char* ret = destination;
	while (*destination != '\0')
		destination++;
	while (*destination++ = *source++)
		;
	return ret;
}
int main()
{
	char arr1[20] = "hello ";
	char arr2[] = "fzy!";
	int ret = my_strcat(arr1, arr2);
	printf("%s\n",arr1);
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

6.strcmp的使用和模拟实现

• 功能：比较两个字符串内容，并根据比较结果返回一个整数；
  int strcmp ( const char * str1, const char * str2 );
  • 如果str1和str2相等（即内容完全相同），则返回0。
  • 如果str1大于str2，则返回整数。
  • 如果str1小于str2，则返回负数。
• 比较两个字符串：比较两个字符串在对应位置上ASCII码值的大小；

strcmp的使用：

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

int main() {
    char str1[] = "lyz";
    char str2[] = "fzy";
    char str3[] = "lyz";

    if (strcmp(str1, str2) == 0) {
        printf("str1和str2相等\n");
    }
    else {
        printf("str1和str2不相等\n");
    }

    if (strcmp(str1, str3) == 0) {
        printf("str1和str3相等\n");
    }
    else {
        printf("str1和str3不相等\n");
    }

    return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

注意：strcmp是区分大小写的；
strcmp的模拟实现：

include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <string.h>
int my_strcmp(const char* arr1, const char* arr2)
{
	assert(arr1 && arr2);
	while (*arr1 == *arr2)
	{
		if (*arr1 == '\0')
			return 0;
		arr1++;
		arr2++;
	}
	return *arr1 - *arr2;

}
int main()
{
	char arr1[] = "abvdef";
	char arr2[] = "asdfgh";
	int ret = my_strcmp(arr1, arr2);
	printf("%d\n",ret);

	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25

7.strncpy的模拟和实现

• 功能：长度受限制的将一个字符串（源字符串）复制到另一个字符串（目标字符串）中；
• 函数原型：char * strncpy ( char * destination, const char * source, size_t num );
  • destination：指向目标字符串的指针，即想要将源字符串复制到的位置。
  • source：指向源字符串的指针，即想要复制的字符串。
  • num：要复制的字符的最大数量。
• 拷贝num个字符从源字符串到目标空间中；
• 如果源字符串的长度小于num,则拷贝完源字符串后，在目标后追加0,直到num个；

strncpy的使用：

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

int main() {
    char src[] = "Hello, World!";
    char dest[20];

    strncpy(dest, src, 5);
    dest[5] = '\0';  // 确保目标字符串正确终止  

    printf("源字符串: %s\n", src);
    printf("目标字符串（目的地）: %s\n", dest);

    return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

strncpy的模拟实现：

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
char* my_strncpy(char* destination, const char* source, size_t num)
{
	assert(source && destination);
	char* ret = destination;
	for (int i = 0; source[i] != '\0' && i < num; i++)
	{
		destination[i] = source[i];

	}
	destination = '\0';
	return ret;
}
int main()
{
	char arr1[200] = "Hello!fzy";
	char arr2[] = "WWM";
	char* ret = my_strncpy(arr1, arr2,3);
	printf("%s\n",arr1);
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

8.strncat的实现和模拟实现

• 功能：常速受限制的将一个字符串（源字符串）的前n个字符追加到另一个字符串（目标字符串）的末尾；
• 函数原型：char * strncat ( char * destination, const char * source, size_t num );
  • 将source指向字符串的前num个字符追加到destination指向的字符串末尾，再追加一个\0字符。
  • 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\0的内容追加到destination指向的字符串末尾；

strncat的使用：

#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
  
int main() {  
    char dest[50] = "lyz and ";  
    const char *src = "fzy";  
    size_t n = 3; // 追加前3个字符  
  
    strncat(dest, src, n);  
  
    printf("Result: %s\n", dest); 
  
    return 0;  
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

strncat的模拟实现：

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
char* my_strncat(char* dest, const char* src, size_t num)
{
	char* ret = dest;
	while (*dest)
	{
		dest++;
	}
	for (int i = 0; src[i] != '\0' && i < num; i++)
	{
		dest[i] = src[i];
	}
	dest = '\0';
	return ret;
}
int main()
{
	char arr1[20] = "hello!";
	char arr2[] = "lyz fzy";
	char* ret = my_strncat(arr1, arr2, 7);
	printf("%s\n",arr1);
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24

9.strncmp函数使用

• 功能：用于比较两个字符串的前n个字符是否相等；
• 函数原型：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个字符，如果提前发现不一样，就提前结束，则大的字符所在的字符串大于另一个。如果num个字符都相等返回0；
    
    strncmp的使用：

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
int main()
{
	char arr1[] = "abcdef";
	char arr2[] = "abqdefghi";
	int ret = strncmp(arr1, arr2, 2);
	printf("%d\n", ret);

	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

10.strstr的使用和模拟实现

• 功能：在一个字符串中查找另一个字符串是否存在
• 函数原型：char * strstr ( const char * str1, const char * str2 );
  • 函数返回字符串str2在字符串str1中出现的位置
  • 字符串的比较匹配不包含\0字符，以\0作为结束标志；

strstr的使用：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char str[] = "This is a simple string";
	char* pch;
	pch = strstr(str, "simple");
	strncpy(pch, "sample", 6);
	printf("%s\n", str);
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

```strstr`的模拟实现：

#include <stdio.h>
char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
	const char* s1 = NULL;
	const char* s2 = NULL;
	const char* cur = str1;

	if (*str2 == '\0')
	{
		return (char *)str1;
	}
	while (*cur)
	{
		s1 = cur;
		s2 = str2;
		while (*s1 != '\0'&& *s2 != '\0' &&  * s1 == *s2)
		{
			s1++;
			s2++;
		}
		if (*s2 == '\0')
		{
			return (char*)cur;
		}
		cur++;
	}
	return NULL;
}
int main()
{
	char arr1[] = "hello fzy yyds!";
	char arr2[] = "fzy";
	char* ret = my_strstr(arr1, arr2);

	if (ret == NULL)
	{
		printf("找不到！");
	}
	else
	{
		printf("%s\n", ret);
	}
	
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45

11.strtok函数使用

• 功能：将分隔符分开的的东西提取出来；
• 函数原型：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个或者多个有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，并以\0结尾，返回一个标记这个函数的指针（返回其实地址）；
  • 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。
  • 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；
    strtok函数的使用：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char arr[] = "lyz@fzy.com";
	char* sep = "@.";
	char* str = NULL;
	for (str = strtok(arr, sep); str != NULL; str = strtok(NULL, sep))
	{
		printf("%s\n", str);
	}
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

12.strerror函数的使用

• 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。
• strerror的使用通常需要包含头文件<error.h>，在不同的系统和C语言标准库的实现里面都规定了一些错误码。
• C语言程序启动时就会使用一个全面的变量errno来记录程序的当前的错误码，只不过程序启动时errno是0，表示没有错误，当我们使用标准库里的函数时发生了某种错误，就会将对应的错误码存放在errno中，而错误码都用对应的错误信息。所以strerror函数就可以将错误对应的错误信息字符串的地址返回。

#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
//打印0~10这些错误码对应的信息
int main()
{
   int i = 0;
   for (i = 0; i <= 10; i++) {
   	printf("%s\n", strerror(i));
   }
   return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

例如：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main ()
{
FILE * pFile;
pFile = fopen ("unexist.ent","r");
if (pFile == NULL)
printf ("Error opening file unexist.ent: %s\n", strerror(errno));
return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

fopen以读的形式打开文件，如果文件不存在，则打开失败。

perror函数，可以直接将错误信息打印出来。perror函数打印完参数部分的字符串后，在打印一个冒号和空格，在打印错误信息。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main ()
{
FILE * pFile;
pFile = fopen ("unexist.ent","r");
if (pFile == NULL)
perror("Error opening file unexist.ent");
return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

13.memcpy函数的使用和模拟实现

• 功能：对内存块进行拷贝；
• 函数原型：void * memcpy ( void * destination, const void * source, size_t num );
• 函数memcpy从source的位置开始向后复制num个字节的数据到destination指向的内存位置；
• 这个函数在遇到\0的时候不会停下来；
• 如果source和destination有任何的重叠部分，复制的结果都是未定义的；

memcpy的使用：

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

int main() {
    char source[] = "lyz and fzy!";
    char destination[20];

    // 使用 memcpy 复制字符串到 destination  
    memcpy(destination, source, strlen(source) + 1); // +1 是为了复制字符串末尾的空字符 '\0'  

    // 输出 destination 中的内容  
    printf("%s\n", destination);

    return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

memcpy的模拟实现：

#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()
{
	char arr1[20] = "fzy";
	char arr2[] = "lyz";
	my_memcpy(arr1, arr2, 3);
	printf("%s\n",arr1);
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

14.memmove使用和模拟实现

• 功能：将一块内存区域的内容移动到另一块内存区域中；
• 函数原型：void * memmove ( void * destination, const void * source, size_t num );
• 和memcpy的差别在于memmove函数处理的源内存和目标内存块是可以重叠的；
• 如果源空间和目标空间出现重叠，就需要使用memmove函数处理；

memmove的使用：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	memmove(arr1 + 2, arr1, 20);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", arr1[i]);
	}
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13

memmove的模拟实现：

#include <stdio.h>
void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num)
{
	void* ret = dest;
	if (dest < src)
	{
		while (num--)
		{
			*(char*)dest = *(char*)src;
			dest = (char*)dest + 1;
			src = (char*)src + 1;

		}
	}
	else
	{
		dest = (char*)dest + num - 1;
		src = (char*)src + num - 1;

		while (num--)
		{
			*(char*)dest = *(char*)src;
			dest = (char*)dest - 1;
			src = (char*)src - 1;
		}
	}
}
int main()
{
	char arr[200] = "lyz like fzy!";
	my_memmove(arr + 9, arr, 3);
	printf("%s\n",arr);
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34

15.memset函数的使用

• 功能：将内存中的值以字节为单位设置成想要的内容；
• 函数原型：void * memset ( void * ptr, int value, size_t num );

memset使用：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char str[] = "lyz and fzy!";
	memset(str, 'x', 3);
	printf(str);
	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9

16.memcmp函数的使用

• 功能：完成内存的比较
• 函数原型：int memcmp ( const void * ptr1, const void * ptr2, size_t num );
• 比较ptr1和ptr2指针指向的位置开始，向后的num个字节；
• 返回值：
  memcmp的使用：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7 };
	int arr2[] = { 1,2,3,4,8,8,8 };
	int ret = memcmp(arr1, arr2, 20);
	printf("%d\n", ret);

	return 0;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10