前言

在編程的過程中，我們經常要處理字符和字符串，為了方便操作字符和字符串，C語言標準庫中提供了?系列庫函數，接下來我們就學習一下這些函數。

1.字符分類函數

C語言中有一系列的函數時專門做字符分類的，也就是一個字符是屬于什么類型的字符的的。

這些函數的使用都需要包含一個頭文件ctype.h

函數	如果參數符合下列條件就返回真
iscntrl	任何控制字符
isspace	空白字符：空格’ ‘，換頁’\f’，換行’\n’，回車’\r’，制表符’\t’或者垂直制表符’\v’
isdigit	十進制數字 ’0‘ ~ ’9‘字符
isxdigit	十六進制數字，包括所有十進制數字字符，小寫字母a-f，大寫字母A-F
islower	小寫字母a-z
isupper	大寫字母A-Z
isalpha	字母a-z 或者A-Z
isalnum	字母或者數字，a-z，A-Z，0-9
ispunct	標點符號，任何不屬于數字或者字母的圖形字符
isgraph	任何圖形字符
isprint	任何可打印字符，包括圖形字符和空白字符

這些函數的使用方法非常類似，我們就用一個函數來舉個例子：

int islower(int c);

islower函數能夠判斷參數部分的c是否是小寫字母。

通過返回值來說明是否是小寫字母，如果是小寫字母就返回非0的整數，如果不是小寫字母，則返回0。

2.字符轉換函數

C語言中提供了2個字符轉換函數：

int tolower(int c);//將參數傳進去的大寫字母轉小寫
int toupper(int c);//將參數傳進去的小寫字母轉大寫

3.strlen的使用和模擬實現

size_t strlen(const char* str);

• 字符串以\0作為結束標志，strlen函數返回的是在字符串中\0前面出現的字符個數（不包含\0）。
• 參數指向的字符串必須要以\0結束。
• 注意函數的返回值為size_t，是無符號的（易錯）
• strlen的使用需要包含頭文件

示例代碼：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{const char* str1 = "abcdef";const char* str2 = "bbb";if (strlen(str2) - strlen(str1) > 0){printf("str2>str1\n");}else{printf("srt1>str2\n");}return 0;
}

strlen的模擬實現：

方式1：

//計數器方式
int my_strlen(const char* str)
{int count = 0;assert(str);while (*str){count++;str++;}return count;
}

方式2：

//不能創建臨時變量計數器,使用遞歸的方式
int my_strlen(const char* str)
{assert(str);if (*str == '\0')return 0;elsereturn 1 + my_strlen(str + 1);
}

方式3：

//指針-指針的方式
int my_strlen(char* s)
{assert(s);char* p = s;while (*p != '\0')p++;return p - s;
}

4.strcpy的使用和模擬實現

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

• Copies the C string pointed by source into the array pointed by destination, including the terminating null character (and stopping at that point).
• 來源字符串必須以\0結束。
• 會將來源字符串中的\0拷貝到目標空間。
• 目標空間必須足夠大，以確保能夠存放來源字符串。
• 目標空間必須可以修改。

strcpy的模擬實現：

//1.參數順序
//2.函數的功能，停止條件
//3.assert
//4.const修飾指針
//5.函數返回值
//6.題目出自《高質量C/C++編程》書籍最后的試題部分
char* my_strcpy(char* dest, const char* src)
{char* ret = dest;assert(dest != NULL);assert(src != NULL);while ((*dest++ = *src++)){;}return ret;
}

5.strcat的使用和模擬實現

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

• Appends a copy of the source string to the destination string. The terminating null character in destination is overwritten by the first character of source, and a null-character is included at the end of the new string formed by the concatenation of both in destination.

• 源字符串必須以\0結束。

• 目標字符串中也得有\0，否則沒辦法知道追加從哪里開始。

• 目標空間必須足夠的大，能夠容納源字符串的內容。

• 目標空間必須可修改。

• 字符串自己給自己追加，如何？

模擬實現strcat函數：

char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{char* ret = dest;assert(dest != NULL);assert(src != NULL);while (*dest){dest++;}while ((*dest++ = *src++)){;}return ret;
}

6.strncmp的使用和模擬實現

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

• This function starts comparing the first character of each string. If they are equal to each other, it continues with the following pairs until the characters differ or until a terminating null-character is reached.

• 標準規定：

  • 第一個字符串大于第二個字符串，則返回大于0的數字
  • 第一個字符串等于第二個字符串，則返回0
  • 第一個字符串小于第二個字符串，則返回小于0的數字
  • 那么如何判斷兩個字符串？答：比較兩個字符串中對應位置上的字符的ASCLL碼值的大小。

strcmp函數的模擬實現：

int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{int ret = 0;assert(str1 != NULL);assert(str2 != NULL);while (*str1 == *str2){if (*str1 == '\0')return 0;str1++;str2++;}return *str1 - *str2;
}

7.strncpy函數的使用

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

• Copies the first num characters of source to destination. If the end of the source C string (which is signaled by a null-character) is found before num characters have been copied, destination is padded with zeros until a total of num characters have been written to it.
• 拷貝num個字符從源字符串到目標空間。
• 如果源字符串的長度小于num，則拷貝完源字符串之后，在目標的后邊追加0，直到num個。

8.strncat函數的使用

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

• Appends the first num characters of source to destination, plus a terminating null-character.（將source指向字符串的前num個字符追加到destination指向的字符串末尾，再追加?個 \0 字符）。
• If the length of the C string in source is less than num, only the content up to the terminating null-character is copied.（如果source 指向的字符串的長度小于num的時候，只會將字符串中到 \0 的內容追加到destination指向的字符串末尾）。

示例代碼：

/* strncat example */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{char str1[20];char str2[20];strcpy(str1, "To be ");strcpy(str2, "or not to be");strncat(str1, str2, 6);printf("%s\n", str1);return 0;
}

9.strncmp函數的使用

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

比較str1和str2的前num個字符，如果相等就繼續往后比較，最多比較num個字母，如果提前發現不一樣，就提前結束，大的字符所在的字符串大于另外一個。如果num個字符都相等，就是相等返回0。

10.strstr的使用和模擬實現

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

Returns a pointer to the first occurrence of str2 in str1, or a null pointer if str2 is not part of str1.（函數返回字符串str2在字符串str1中第?次出現的位置）。

The matching process does not include the terminating null-characters, but it stops there.（字符串的比較匹配不包含 \0 字符，以 \0 作為結束標志）。

示例代碼：

#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;
}

strstr的模擬實現：

const char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{assert(str1 && str2);const char* s1 = NULL;const char* s2 = NULL;const char* cur = str1;//特殊情況 - str2指向的是空字符串，直接返回str1if (*str2 == '\0')return str1;while (*cur){s1 = cur;s2 = str2;while (*s1 && *s2 && *s1 == *s2){s1++;s2++;}if (*s2 == '\0')return cur;cur++;}return NULL;
}

11.strtok函數的使用

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

• sep參數指向一個字符串，定義了用作分隔符的字符集合。
• 第一個參數指定一個字符串，它包含了0個或者多個由sep字符串中一個或者多個分隔符分割的標記。
• strtok函數找到str中的下一個標記，并將其用 \0 結尾，返回一個指向這個標記的指針。（注：strtok函數會改變被操作的字符串，所以被strtok函數切分的字符串一般都是臨時拷貝的內容并且可修改。）
• strtok函數的第一個參數不為 NULL ，函數將找到str中第一個標記，strtok函數將保存它在字符串中的位置。
• strtok函數的第一個參數為 NULL ，函數將在同一個字符串中被保存的位置開始，查找下一個標記。
• 如果字符串中不存在更多的標記，則返回 NULL 指針。

示例代碼：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{char arr[] = "192.168.6.111";char* sep = ".";char* str = NULL;for (str = strtok(arr, sep); str != NULL; str = strtok(NULL, sep)){printf("%s\n", str);}//這里巧妙的使用了for循環，使得初始化部分strtok只執行一次，然后都是調整部分strtok的執行。return 0;
}

12.strerror函數的使用

char* strerror ( int errnum );

strerror 函數可以把參數部分錯誤碼對應的錯誤信息的字符串地址返回來。

在不同的系統和C語言標準庫的實現中都規定了?些錯誤碼，一般是放在 errno.h 這個頭文件中說明的，C語言程序啟動的時候就會使用一個全局的變量errno來記錄程序的當前錯誤碼，只不過程序啟動的時候errno是0，表示沒有錯誤，當我們在使用標準庫中的函數的時候發生了某種錯誤，就會將對應的錯誤碼，存放在errno中，而一個錯誤碼的數字是整數很難理解是什么意思，所以每一個錯誤碼都是有對應的錯誤信息。strerror函數就可以將錯誤對應的錯誤信息字符串的地址返回。

#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
//我們打印一下0~10這些錯誤碼對應的信息
int main()
{int i = 0;for (i = 0; i <= 10; i++) {printf("%s\n", strerror(i));}return 0;
}

上面的代碼，在Windows11+VS2019環境下輸出的結果如下：

No error
Operation not permitted
No such file or directory
No such process
Interrupted function call
Input/output error
No such device or address
Arg list too long
Exec format error
Bad file descriptor
No child processes

舉例：

#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;
}

輸出：

Error opening file unexist.ent: No such file or directory

也可以了解一下 perror 函數，perror函數相當于一次將上述代碼中的第9行完成了，直接將錯誤信息打印出來。perror函數打印完參數部分的字符串后，再打印一個冒號和一個空格，再打印錯誤信息。

示例代碼：

#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;
}

輸出：

Error opening file unexist.ent: No such file or directory