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掌握字符与字符串：C语言中的神奇函数解析(一）

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所属专栏：C语言学习
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引言

我们在学习C语言的过程中，除了使用最多的头文件<stdio.h>，还会使用其他头文件，利用其中的库函数帮助我们简化代码的过程，比如像<math.h>，<string.h>等头文件，而今天贝蒂就带大家详细了解一下**<string.h>**吧。

1. 简介

<string.h>中有很多实用的库函数，大致分为两类：一类是像strlen()，strchr()等作用于字符或字符串的字符函数和字符串函数，今天就让我们先来介绍字符函数和字符串函数吧

2.strlen()函数

2.1 用法

1.声明：size_t strlen(const char *str)

str – 要计算长度的字符串。

2.作用：计算字符串 str 的长度，直到空结束字符(’\0’)，但不包括空结束字符。

3.返回值：该函数返回字符串的长度

2.2 实例

strlen()函数的用法很简单，贝蒂来简单介绍一下吧~

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr[] = "abcdef";
	int len = strlen(arr);//计算arr字符串的长度
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}

输出结果： 6

2.3 实现strlen()

我们已经知道了strlen()函数的用法，那我们可不可以自我实现一个my_strlen()函数来模拟strlen()函数的功能，当然是可以的呀，下面贝蒂将介绍三种实现方法。

（1）计数法

思路：我们可以用一个指针变量p指向首元素和一个计数变量count并初始化为0，然后循环解引用指针所指向的元素，判断这个元素是否为‘\0’，不是每次p++，count++，是就跳出循环，返回count。

代码实现如下：

#include<stdio.h>
int my_strlen(char* p)
{
	int  count = 0;
	while (*p)//当指向'\0'，也就是0，为假跳出循环
	{
		p++;//指向下一个元素
		count++;//计数
	}
	return count;
}
int main()
{
	char arr[] = "abcdef";
	int len = my_strlen(arr);//计算arr字符串的长度
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}

（2）递归法

思路：假设我们要计算字符串“abcdef”的长度，我们可以拆分为1+“bcdef”的长度，同理“bcdef”的长度可以拆分为1+“cdef”的长度…理解了这个思路，我们就可以实现递归，首先定义一个指针变量p，如果p！=’\0’，我们就把p+1作为参数调用本函数，直到p为0.

代码实现如下：

int my_strlen(char* p)
{
	if (*p != '\0')
	{
		return 1 + my_strlen(p + 1);//每次调用p+1指向下一个元素
	}
	else
	{
		return 0;//结束递归
	}
}
int main()
{
	char arr[] = "abcdef";
	int len = my_strlen(arr);//计算arr字符串的长度
	printf("%d\n", len);
	return 0;

（3）指针-指针

首先大家要清楚指针-指针是指在同一空间内，两个指针之间的元素个数。

思路：首先定义两个指针p1，p2，让两个指针指向首元素，然后让一个指针p2循环++，直到指向‘\0’就停止，最后返回p2-p1。

代码实现如下：

int my_strlen(char* p1)
{
	char* p2 = p1;//使两个指针都指向首元素
	while (*p2)
	{
		p2++;
	}
	return p2 - p1;//返回两指针直接的元素的个数就是其长度
}
int main()
{
	char arr[] = "abcdef";
	int len = my_strlen(arr);//计算arr字符串的长度
	printf("%d\n", len);
	return 0;
}

2.4 sizeof和strlen()的区别

sizeof() 和 strlen() 的主要区别在于：

sizeof()是一个运算符，而 strlen() 是一个函数。

sizeof() 计算的是变量或类型所占用的内存字节数，而 strlen() 计算的是字符串中字符的个数。

sizeof() 可以用于任何类型的数据，而 strlen() 只能用于以空字符 ‘\0’ 结尾的字符串。

sizeof()计算字符串的长度，包含末尾的 ‘\0’，strlen() 计算字符串的长度，不包含字符串末尾的 ‘\0’。

sizeof和 strlen() 分别是 C 语言中两个非常常用的关键字和函数，它们都与计算内存大小有关，但是它们的作用是不同的哦，大家一定要区分清楚

3. strcmp()函数

3.1 用法

1.声明：int strcmp(const char* str1,const char*str2)

str1 – 要进行比较的第一个字符串。

str2 – 要进行比较的第二个字符串。

2.作用：strcmp() 会根据 ASCII 编码依次比较 str1 和 str2 的每一个字符，直到出现不到的字符，或者到达字符串末尾（遇见‘\0’）

3.返回值：

如果返回值小于 0，则表示 str1 小于 str2。

如果返回值大于 0，则表示 str1 大于 str2。

如果返回值等于 0，则表示 str1 等于 str2。

3.2 实例

strcmp用于比较字符串，并返回>0，==0，<0的值，让我们看看他的具体使用吧

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char str1[] = "abcd";
	char str2[] = "Abcd";
	char str3[] = "abcd";
	char str4[] = "bbcd";
	int ret1 = strcmp(str1, str2);//比较str1与str2
	int ret2 = strcmp(str1, str3);//比较str1与str3
	int ret3 = strcmp(str1, str4);//比较str1与str4
	printf("%d %d %d\n", ret1, ret2, ret3);
	return 0;	
}

输出：1 0 -1

strcmp()首先会比较第一个字母的ASCII值，如果==则比较第二个字符，直到遇见’\0’,若不相等，则返回两个字符之差”

3.3 实现strcmp()

思路：首先两个字符串不能改变，且不能传的参数不能为空指针，输入空指针让编译器报错，然后从第一个字符开始比较，直到两个字符不相等（返回两个字符之差），如果在不相等之前已经指向‘\0’,直接返回0.

代码实现如下：

#include<assert.h>
int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
//经const修饰让*str1与*str2无法改变
{
	assert(str1 && str2);//判断str1和str2是否为空指针
	//空指针直接报错，头文件<assert.h>
	while (*str1== *str2)
	{
		if (*str1 == '\0')
		{
			return 0;
		}
		str1++;
		str2++;
	}
	return *str1 - *str2;
}
int main()
{
	char str1[] = "abcd";
	char str2[] = "Abcd";
	int ret = my_strcmp(str1, str2);
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}

4. strcpy()函数

4.1 用法

声明：char *strcpy(char *dest, const char *src)，dest – 指向用于存储复制内容的目标数组，src – 要复制的字符串。

作用：把 src 所指向的字符串复制到 dest。需要注意的是如果目标数组 dest 不够大，而源字符串的长度又太长，可能会造成缓冲溢出的情况。

返回值：该函数返回一个指向最终的目标字符串 dest 的指针。

4.2 实例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char src[40];
	char dest[40];
	strcpy(src, "im not betty");
	strcpy(dest, src);
	printf("最终的目标字符串：%s\n", dest);
	return 0;
}

输出结果：最终的目标字符串：im not betty

4.3 实现strcpy()

思路：我们想要将src的内容拷贝进des中，首先src的内容不能被改变，且保证都不是空指针，然后循环将src的内容赋值给des，直到赋值完‘\0’，条件为假，跳出循环。

代码实现：

#include<assert.h>
char* my_strcpy(char* des, const char* src)//防止src的内容被改变
{
	assert(des && src);//防止des与src是空指针
	char* ret = des;//作为返回值
	while (*des++ = *src++)//循环拷贝，当拷贝完'\0'，判断为假，跳出循环
	{
		;
	}
	return ret;
}
int main()
{
	char src[40] = "abcdef";
	char des[40];
    my_strcpy(des, src);//将src的内容拷贝去des
	printf("%s\n", des);
	return 0;
}

5.strcat()函数

5.1用法

声明：char *strcat(char *dest, const char *src)

dest – 指向目标数组，该数组包含了一个 C 字符串，且足够容纳追加后的字符串。

src – 指向要追加的字符串，该字符串不会覆盖目标字符串。

作用：把 src 所指向的字符串追加到 dest 所指向的字符串的结尾。

返回值：该函数返回一个指向最终的目标字符串 dest 的指针。

5.2实例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char src[50];
	char dest[50];
	strcpy(src, "world!");
	strcpy(dest, "hello ");
	strcat(dest, src);
	printf("最终的目标字符串：%s", dest);
	return 0;
}

输出结果：最终的目标字符串：hello world!

因为strcat()函数的实现机制，所以strcat()无法对自己追加（会出现死循环），如果要实现自己对自己的追加可以使用strncat()函数，这个后面贝蒂会为大家讲解

5.3 实现strcat()

思路：实现strcat的方法其实和实现strcpy的方法类似，都是替换，只是要让dest先指向末尾’\0’。

代码实现：

char* my_strcat(char* dest, const char* src)//防止src的值被改变
{
	assert(dest && src);//不能为空指针
	char* ret = dest;
	while (*dest)//使dest指向末尾
	{
		dest++;
	}
	while (*dest++ = *src++)//循环赋值
	{
		;
	}
	return ret;
}
int main()
{
	char dest[20] = "hello ";
	char src[20] = "world!";
	my_strcat(dest, src);
	printf("%s", dest);
	return 0;
}

6. strchr()函数

6.1用法

声明：char *strchr(const char *str, int c)

str – 要查找的字符串。

c – 要查找的字符。

作用：在参数 str 所指向的字符串中搜索第一次出现字符 c（一个无符号字符）的位置。

返回值：如果在字符串 str 中找到字符 c，则函数返回指向该字符的指针，如果未找到该字符则返回 NULL。

6.2实例

#include<string.h>
int main()
{
	char arr[20] = "hello betty";
	char* p = strchr(arr,'y');
	if (*p == NULL)
	{
		printf("没找到\n");
	}
	else
	{
		printf("找到了\n");
	}
	return 0;
}

6.3 实现strchr()

思路：一样先排查空指针，然后循环寻找，如果寻找到，直接返回其地址。找不到就返回空指针NULL

代码实现：

char* my_strchr(const char* str, int c)
{
	assert(str);//排查空指针
	while (*str)
	{
		if (*str == c)
		{
			return str;//找到返回其地址
		}
		str++;
	}
	return NULL;//找不到返回空指针
}
int main()
{
	char arr[20] = "hello betty";
	char* p =my_strchr(arr,'y');
	if (*p == NULL)
	{
		printf("没找到\n");
	}
	else
	{
		printf("找到了\n");
	}
	return 0;
}

7. strstr()函数

7.1 用法

声明：char *strstr(const char *haystack, const char *needle)

haystack – 要被检索的 C 字符串。

needle – 在 haystack 字符串内要搜索的小字符串。

作用：在字符串 haystack 中查找第一次出现字符串 needle 的位置，不包含终止符 ‘\0’。

返回值：该函数返回在 haystack 中第一次出现 needle 字符串的位置，如果未找到则返回空指针(NULL）

7.2实例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char haystack[20] = "hello betty";
	char needle[10] = "betty";
	char* ret = strstr(haystack, needle);
	if (ret == NULL)
	{
		printf("未找到\n");
	}
	else
	{
		printf("找到啦，子字符串是：%s\n", ret);
	}
	return 0;
}

输出结果：找到啦，子字符串是：betty

7.3 实现strstr()

思路：首先用是用s1,s2指向两个字符串的首元素，用p记录str1中开始比较的元素的位置，方便重新开始比较。然后循环比较，如果*s1!=*s2，或者遇见‘\0’，就跳出循环，判断，如果是s2为‘\0’,说明配对成功，s1为‘\0’，则说明后续长度不够，匹配失败啦，除开以上情况，就让p++，重复上述流程，直到*p==‘\0’

情况1：在acbcef中查找acb

代码实现如下：

#include <stdio.h>
char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
	assert(str1 && str2);//防止空指针
	const char* s1 = str1;
	const char* s2 = str2;
	const char* p = str1;//记录初始位置
	while (*p)
	{
		s1 = p;//从记录位置开始比较
		s2 =str2;
		while (*s1 != '\0' && *s2 != '\0' && *s1 == *s2)
		{
			s1++;
			s2++;
		}
		if (*s2 == '\0')//配对成功
		{
			return (char*)p;//p原本被const修饰
 
		}
		else if (*s1 == '\0' && s2 != '\0')//s1后续字符少于s2
		{
			return NULL;
		}
		p++;//记录下一个位置
	}
	return NULL;
}
int main()
{
	char haystack[20] = "hello betty";
	char needle[10] = "betty";
	char* ret =my_strstr(haystack, needle);
	if (ret == NULL)
	{
		printf("未找到\n");
	}
	else
	{
		printf("找到啦，子字符串是：%s\n", ret);
	}
	return 0;
}

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