【字符串函数和内存函数】——深入剖析

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wx64c61487816ad 2023-09-25 16:35:43 博主文章分类：C语言 ©著作权

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(文章目录)

⚽️1. 字符串函数

🏀1.1 长度不受限制的字符串函数

🎱1.1.1 strlen（求字符串长度）

在这里插入图片描述 🐶 1. 函数使用注意事项：

字符串已经 '\0' 作为结束标志，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要以 '\0' 结束。

注意函数的返回值为size_t，是无符号的(易错)。

🐶 2. strlen函数的模拟实现（三种实现方式）

🐱 计数器方式实现

size_t my_strlen2(const char* str)
{
	assert(str);
	int count = 0;
	char* cur = str;
	while (*cur)
	{
		count++;
		cur++;
	}
	return count;
}

首先函数传参不能传空指针，所以要用assert进行断言，然后定义一个整型变量count进行计数，直到*cur为‘\0’。

🐭 递归实现

size_t my_strlen3(const char* str)
{
	assert(str);
	if (*str != '\0')
	{
		return 1 + my_strlen3(++str);
	}
	else
		return 0;
}

先将字符数组首元素的地址传入，对其进行解引用操作，若其不为'\0',返回1并且继续调用函数自身元，参数为下一个元素的地址，直到其为'\0'。

🐹 指针-指针实现

size_t my_strlen1(const char*str)
{
	assert(str);
	char* start = str;
	char* end = str;
	while (*end)
	{
		end++;
	};
	return end - str;
}

用两个字符指针（开头指针和结束指针）分别指向字符数组首元素的地址，如果结束指针的内容不是'\0'，则结束指针++，直到其为'\0'，用end-start则为首地址和尾地址之间的元素个数。

🪀1.1.2 strcpy（字符串拷贝）—整体拷贝

在这里插入图片描述

🐶 1. 函数使用注意事项：

源字符串必须以 '\0' 结束。

会将源字符串中的 '\0' 拷贝到目标空间。

目标空间必须足够大，以确保能存放源字符串。

目标空间必须可变。

在这里插入图片描述 这里我们可以看到strcpy在进行拷贝的时候会将'\0'也拷贝到目标字符数组！

🐶 2. strcpy函数的模拟实现

char* my_strcpy(char* dest, const char* src) 
{
	assert(dest && src);
	char* cur = dest;
	while (*dest++=*src++);
	return cur;
}

首先，目标字符串和源头字符串都不能为空指针，然后将每一个字符依次拷贝到目标空间，同时最后的'\0'也可以拷贝到目标空间。

🏸1.1.3 strcat（字符串连接）

在这里插入图片描述

🐶 1. 函数使用注意事项：

源字符串必须以 '\0' 结束。

目标空间必须有足够的大，能容纳下源字符串的内容。

目标空间必须可修改。

字符串不能自己给自己追加。

在这里插入图片描述这里我们可以看到strcat函数从目标字符串最后的'\0'开始追加源头字符串。

🐶 1. strcat函数的模拟实现：

char* my_strcat(char* dest,const char*src)
{
	char* cur = dest;
	while (*cur)
	{
		cur++;
	}
	while (*cur++ = *src++);
	return dest;
}

我们应当先找到目标字符串最后的'\0'的位置，然后下面的步骤和strcpy函数的实现类似，将源头字符串一一拷贝到目标字符串的后面。

🥍1.1.4 strcmp(字符串比较)

在这里插入图片描述

🐶 1. 函数使用注意事项：

第一个字符串大于第二个字符串，则返回大于0的数字

第一个字符串等于第二个字符串，则返回0

第一个字符串小于第二个字符串，则返回小于0的数字

在这里插入图片描述 🐶 2. strcpy函数的模拟实现

//模拟实现字符串比较函数strcmp
int my_strcmp(const char* s1,const char* s2)
{
	assert(s1 && s2);
	while (*s1 == *s2)
	{
		if (*s1 == '\0')
			return 0;
		s1++;
		s2++;
	}
	return *s1 - *s2;
}

对两个字符串逐个字符相比较（字符的大小按ASCII码值大小比较），若相等则比较下一个字符的大小，直到其中一个为'\0'为止，若两个字符相等且其中一个为'\0'，则证明两个字符串相等，否则返回两个字符串的ASCII码值的差。

🏈1.2 长度受限制的字符串函数

🏉1.2.1 strncpy(字符串按字符个数拷贝)

在这里插入图片描述

🐶 函数使用注意事项：

拷贝num个字符从源字符串到目标空间。

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

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🏆1.2.2 strncat(字符串按字符个数追加)

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🐶 函数使用注意事项：

strcat本质上是把目标字符串的’\0’与源字符串的元素交换实现的，当连接的是自己的时候，就会陷入死循环。

strncat有效的解决了上述问题，并且strncat()有一个不可或缺的优势，就是能够自由控制要增加的字符个数

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🛶1.2.3 strncmp(比较两个字符串前n个字符的大小)

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🐶 函数使用注意事项：

strncmp可用于比较两个字符串常量或比较数组和字符串常量，不能比较数字等其他形式的参数。

strcmp与strncmp都是用来比较字符串的，区别在于能否比较指定长度字符串，故要多传一个长度参数，这也使得strncmp比strcmp更加精细。

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⚾️1.3 字符串查找函数

🎲1.3.1 strstr(在字符串中查找子串)

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🐶 1. 函数使用注意事项：

str1是总串，str2是需要匹配的第一个子串位置，返回值为char * 类型。

在使用或者处理strstr(str1,str2)返回值之前，切记不要对str1字符串进行更改，若要更改，应该等使用完返回值后再更改！

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🐶 2. strstr函数的模拟实现：

//模拟实现strstr函数
char* my_strstr(const char* str1,const char* str2)
{
	char* s1 = str1;
	char* s2 = str2;
	char* cur = str1;
	if (*str2 == '\0')
		return str1;
	while (*cur)
	{
		s1 = cur;
		s2 = str2;
		if (*s1 == *s2)
			cur = s1;
		while ((*s1==*s2)&&*s1!='\0'&&*s2!='\0')
		{
			s1++;
			s2++;
		}
		if (*s2 == '\0')
			return (char*)cur;
		else
			cur++;
	}
	return NULL;
}

🎯1.3.2 strtok(字符串分割函数)

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🐶 函数使用注意事项：

sep参数是个字符串，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个或者多个由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，并将其用 \0 结尾，返回一个指向这个标记的指针。(注： 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。

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🥎1.4 错误信息报告函数

🥇1.4.1 strerror(错误码转换成错误信息)

在这里插入图片描述 🐶 函数使用注意事项：

strerror函数的作用就是将错误码给转化成错误信息。

在C语言中有一条全局的错误码errno，在程序运行过程中，只要库函数调用失败，我们就会把此处产生的错误码放入变量errno中。

返回值和参数：char * strerror ( int errnum );该函数的参数就是一个错误码，输入该错误码后，经函数内部处理，将该错误码转化成一条错误信息（类型是字符串）并将该错误信息（字符串）的地址返回。

在这里插入图片描述

🥈1.4.1 perror(错误信息打印输出函数)

在这里插入图片描述

🐶 函数使用注意事项：

perror( ) 用来将上一个函数发生错误的原因输出到标准设备(stderr)。参数 s 所指的字符串会先打印出,后面再加上错误原因字符串。

在库函数中有个errno变量，每个errno值对应着以字符串表示的错误类型。

当你调用"某些"函数出错时，该函数已经重新设置了errno的值。perror函数只是将你输入的一些信息和现在的errno所对应的错误一起输出。

在这里插入图片描述

🏐1.5 字符分类函数

🐶 函数使用注意事项：

当我们使用这些函数时，记得引头文件#include <ctype.h>

在这里插入图片描述 这里我们以 isxdigit、islower、toupper和tolower函数为例：

💖2. 内存函数

❤️ 2.1 memcpy(内存拷贝函数)

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🐶 1.函数使用注意事项：

函数memcpy从source的位置开始向后复制num个字节的数据到destination的内存位置。

这个函数在遇到 '\0' 的时候并不会停下来。

如果source和destination有任何的重叠，复制的结果都是未定义的。

在这里插入图片描述 🐶 2.memcpy函数的模拟实现：

void* my_memcpy(void* dest, void* src, size_t num)
{
	void* ret = dest;
	assert(dest);
	assert(src);

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

	return ret;
}

🧡 2.2 memmove(内存拷贝函数可重叠)

在这里插入图片描述

🐶 1.函数使用注意事项：

和memcpy的差别就是memmove函数处理的源内存块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，就得使用memmove函数处理。

在这里插入图片描述 🐶 2.memmove函数的模拟实现：

void* my_memmove(void* dest, void* src, size_t num)
{
	void* ret = dest;
	assert(dest);
	assert(src);

	if (dest < src)//前->后 拷贝
	{
		while(num--)
		{
			*(char*)dest = *(char*)src;
			dest = (char*)dest + 1;
			src = (char*)src + 1;
		}
	}
	else //后->前 拷贝
	{
		while (num--)
		{
			*((char*)dest + num) = *((char*)src + num);
		}
	}
	return ret;
}

💛 2.3 memcmp(内存比较函数)

在这里插入图片描述

🐶 函数使用注意事项：

与strcpy相比，memcpy遇到'\0'不会结束，而是一定要拷贝完n个字节，所以要指定拷贝的数据长度

memcpy可以拷贝任何数据类型的对象，如果dest和src的指针类型不一样，也需要处理，不能直接++使地址自增

如果ptr1本身就有数据，执行memcpy()之后会覆盖原有的数据,所以ptr1和ptr2所指向的内存区域不能有重叠

s1 > s2 —> 返回 >0 的值 s1 = s2 —> 返回 =0 的值 s1 < s2 —> 返回 <0 的值

在这里插入图片描述