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C语言零基础第15讲：字符函数和字符串函数

news 2025/8/14 8:06:58

1.字符分类函数

2.字符转换函数

3.strlen的使用和模拟实现

4.strcpy的使用和模拟实现

5.strcat的使用和模拟实现

6.strcmp的使用和模拟实现

7.strncpy的使用

8.strncat的使用

9.strncmp的使用

10.strstr的使用和模拟实现

11.strtok函数的使用

12.strerror函数的使用

正文开始

在写代码的过程中，我们可能经常要处理字符和字符串，为了方便操作字符和字符串，C语言标准库提供了一系列库函数。我们可以一起来看看：

1.字符分类函数

C语言中有一批函数，是专门对字符进行分类的，这些函数对应的头文件是：ctype.h。

我们来看个例子：

我们来做一个练习：找出数组中的十进制数字，并打印出来。如下：

我们再来看一个练习：写一个代码，将字符串中的小写字母转为大写字母，其他字符不变。如下：

2.字符转换函数

C语言中提供了2个字符转换函数：

int tolower( int c ); ：将参数所传进去的大写字母转为小写字母。
int toupper ( int c ); ：将参数所转进去的小写字母转为大写字母。

将小写转大写，可以用-32来完成。将大写转小写，可以用+32来完成。不过，有了字符转换函数，我们可以直接转换。

我们可以来看看例子：

3.strlen的使用和模拟实现

strlen函数的原型如下：

size_t strlen( const char* str);

参数指向的字符串，必须要以'\0'结束。
strlen函数返回的是，字符串中在'\0'前面出现的字符个数（不包含'\0'）。
对应的头文件是：string.h。
返回值类型为size_t，是无符号的。

对于返回值类型为size_t这一点，是一个易错点。请看下面的例子：

对于上面的代码，我们可能会觉得，arr2的长度比arr1短，那么应该会打印arr2 <= arr1。然而结果是arr2 > arr1。这是因为，strlen函数的返回值是无符号整数，两个无符号数相减，得到的还是无符号数。我们知道，两个长度相减，得到的是-3，存储的也是-3的补码，但由于是无符号整型，这个补码会被当做原码，会变成一个很大的无符号数。

如果想要实现原意，可以这样进行强制类型转换：(int)strlen(arr2) - (int)strlen(arr1)。或者这样写：if(strlen(arr2) > strlen(arr1))。

我们来看看strlen的模拟实现：

4.strcpy的使用和模拟实现

strcpy函数的原型如下：

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

前一个参数是目标字符串的指针，要将被复制的内容赋给目标字符串，所以不加const修饰。
后一个参数是源字符串的指针，仅仅是复制源字符串的内容，不做任何修改，所以使用const修饰。
源字符串必须以'\0'结束，这个'\0'也会被拷贝到目标空间。
目标空间必须足够大，以确保能够存放得下源字符串。
目标空间必须是可修改的。
对应的头文件：string.h。

我们来看一个示例：

我们来看看strcpy的模拟实现：

5.strcat的使用和模拟实现

strcat函数的原型如下：

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

把源字符串的内容追加到目标字符串的后面。
源字符串必须以'\0'结束。
目标字符串也得有'\0'，否则不知道从哪里开始追加。
目标空间必须足够大。
目标空间必须可修改。
对应的头文件：string.h。

我们来看一个示例：

我们再来看看strcat的模拟实现：

6.strcmp的使用和模拟实现

strcmp函数的原型如下：

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

意为string compare，即字符串比较。
比较的是2个字符串的大小，第一个字符串大于第二个字符串，则返回一个大于0的数字，等于则返回0，小于则返回一个小于0的数字。
按字符的ASCII码值从左向右逐个比较，直到遇到不同的字符，或者'\0'。
比如："abchigk"和"abcpqrs"，前面的字符都是abc，直到遇到了h和p作比较，显然p的ASCII码值要更大，所以结果为前一个字符串<后一个字符串，返回一个小于0的数字。
对应的头文件是：string.h。

我们来看一个示例：

我们来看一下strcmp函数的模拟实现：

7.strncpy的使用

strncpy函数的原型如下：

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

从源字符串拷贝num个字符到目标空间。
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。
对应的头文件：string.h。

我们来看一个示例：

8.strncat的使用

strncat函数的原型如下：

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

将源字符串的前num个字符追加到目标字符串的后面，再追加一个'\0'。
如果源字符串的长度小于num，只会将源字符串中从左到'\0'的内容追加到目标字符串的后面。
对应的头文件是：string.h。

我们来看一个示例：

9.strncmp的使用

strncmp函数的原型如下：

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

比较2个字符串的前num个字符。
逐个往后比较字符的ASCII码值，直到遇到不相同的字符或'\0'。
大于则返回一个大于0的数，小于则返回一个小于0的数。如果所有字符都相同，则返回0。
对应的头文件是：string.h。

我们来看一个示例：

10.strstr的使用和模拟实现

strstr函数的原型如下：

版本1：
const char* strstr (const char* str1, const char* str2);
版本2：char* strstr (      char* str1, const char* str2);

在str1字符串中去找str2字符串。如果找到了，就返回这个字符串在str1中的起始地址，如果没找到，返回空指针。
如果多次出现，找的是第一次出现的位置。
对应的头文件：string.h。

我们来看一个示例：

我们再来看一下它的模拟实现：

上面的代码是一个常规的模拟实现，结合画图会更好理解。

关于字符串查找，有一种算法叫做KMP算法，特点是高效，但代码比较难以理解。

11.strtok函数的使用

strtok函数的原型如下：

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

以字符串"abcd@qq.com"为例，如果我们不想看到'@'和' . '这些分隔符，而是想要提取出abcd、qq和com这些内容。我们就可以使用strtok函数，请看下面的解释：

第一个参数str，就是传入字符串"abcd@qq.com"。
不过，为了不修改原来的字符串，我们一般把原字符串的内容拷贝到另一个变量中，用这个临时变量来传参。比如：char tmp[20] = {0}; strcpy(tmp, "abcd@qq.com");
sep参数是一个字符串，里面包括了我们需要去掉的分隔符，如：const char* sep = "@.";
第一次调用strtok函数：strtok(tmp, sep);，此时tmp变为："abcd\0qq.com"，函数会返回a的地址，把这个地址传入printf，可以打印出abcd。
刚刚调用strtok函数时，函数找到了第一个标记：@，将其变为\0，并保存了这个位置，下一次调用的时候，就会从这个位置开始往后查找下一个标记。
第二次调用strtok函数：strtok(NULL, sep);，此时tmp变为："abcd\0qq\0com"，函数会返回q的地址，把这个地址传入printf，可以打印出qq。
刚刚调用strtok函数时，函数找到了第二个标记：. ，将其变为\0，并保存了这个位置，下一次调用的时候，就会从这个位置开始往后查找下一个标记。
第三次调用strtok函数：strtok(NULL, sep);，没有找到标记，tmp不变，函数返回c的地址，把这个地址传入printf，可以打印出com。
如果继续调用，已经找不到更多的标记了，函数会返回NULL。
对应的头文件：string.h。

我们来看一个示例：