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C语言——详解字符函数和字符串函数(一）

社会演员多 • • IT • 阅读 43

Hi,铁子们好呀！今天博主来给大家更一篇C语言的字符函数和字符串函数~
具体讲的内容如下：

文章目录

  • 🎆1.字符分类函数💯💯
    • ⏩1.1 什么是字符分类函数的？💯💯
    • ⏩1.2 字符函数的类型有哪些？💯💯
    • ⏩1.3 字符函数`islower`介绍及模拟实现💯💯
      • ⏩1.3.1`islower`函数具体介绍💯💯
      • ⏩1.3.2`islower`函数代码实现及效果💯💯
    • ⏩1.4字符分类函数练习💯💯
  • 🎆2.字符转换函数💯💯
    • ⏩2.1代码实现💯💯
  • 🎆 3.strlen的使用和模拟实现💯💯
    • ⏩3.1strlen函数的使用💯💯
      • ⏩3.1.1 strlen函数相关练习💯💯
    • ⏩3.2 strlen函数三种模拟实现💯💯
      • ⏩3.2.1 创建临时变量count💯💯
      • ⏩ 3.2.2 指针-指针💯💯
      • ⏩ 3.2.3 递归法求字符串长度💯💯
  • 🎆4.strcpy的使用和模拟实现💯💯
    • ⏩4.1 strcpy的使用规则💯💯
    • ⏩4.2 strcpy函数的基本使用💯💯
    • ⏩4.3 strcpy函数的模拟实现💯💯
      • ⏩4.3.1 strcpy函数的模拟实现方法1💯💯
  • 🎆5.strcat的使用和模拟实现💯💯
    • ⏩5.0.1 strcat函数简单介绍💯💯
      • ⏩5.0.1.1什么是strcat函数呢？函数原型是什么？💯💯
    • ⏩5.1 strcat的使用规则💯💯
    • ⏩5.2 strcat的使用和模拟实现💯💯
      • ⏩ 5.2.1strcat的使用💯💯
      • ⏩ 5.2.2 strcat的模拟实现💯💯

前言： 在编程的过程中，我们经常要处理字符和字符串，C语言标准库中提供了一系列库函数，接下来我们就学习一下这些函数。

🎆1.字符分类函数💯💯

⏩1.1 什么是字符分类函数的？💯💯

众所周知，C语言中提供了一系列的字符函数，这些字符函数专门做字符分类的。
通俗点来讲： 这些函数就是判断这个字符是属于什么类型的字符的。
需要注意的是： 这些字符函数都需要包含头文件#include<ctype.h>。

⏩1.2 字符函数的类型有哪些？💯💯

如下图所示：

从图中，我们发现这些函数的使用方法其实非常类似，我们这里就讲一个字符函数islower吧，其他函数的实现方法也是跟这个比较类似~

⏩1.3 字符函数islower介绍及模拟实现💯💯

islower函数原型如下：

int islower(int c);

⏩1.3.1islower函数具体介绍💯💯

如下两图所示：


分析： 从这两幅图，我们可以看出islower是判断它的函数参数部分的c是否为小写字母的。
我们可以通过返回值来说明是否是小写字母，如果是小写字母就返回非0的整数，如果不是小写字母，则返回0。

⏩1.3.2islower函数代码实现及效果💯💯


代码如下：

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main() {
	int ret = islower('C');
	printf("%d\n", ret);
	return 0;
}


从动图中： 我们直观地看出如果islower函数的参数部分是小写字母，返回的是非0的数字。如果参数部分是大写字母或者其他类型的字符，则返回0。

好，讲到这里，相信同学们就知道字符分类函数怎么用了，大家可以下去尝试一下，多实践~

⏩1.4字符分类函数练习💯💯

练习：

写一个代码，将字符串中的小写字母转大写，其他字符不变。

那这道题我们应该怎么思考呢？
我们来看下图：

我们来看下面的Ascll码值，可以看出大写字母'A'和'B'的Ascll码值分别为65和66，小写字母'a'和'b'的Ascll码值分别为97和98。
所以我们可以得出一个结论： 大写和小写的Ascll码值分别相差32。
当我们知道这个结论，这题就很好做了,我们可以先创建一个字符数组，用islower函数遍历每一个字符，如果是小写字母，就让它的ASCLL码值-32即可。

当我们把题目分析成这样，代码自然可以顺理成章地写出来。

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main() {
	int i = 0;
	char str[] = "Test String.";
	while (str[i]) {
		if (islower(str[i])) {
			str[i] -= 32;
		}
		i++;
	}
	printf("%s\n", str);
	return 0;
}

这里我们要提醒一下:我们知道\0是字符串的结束标志，所以当while循环中的str[i]为\0时，也就是为假，这是为什么呢？
如下图：

我么可以看出\0对应的ASCLL码值为0，那0为假，便跳出while循环，然后我们再来看printf部分，它这里是以%s的形式打印，那以%s本质上就是从那个地址开始，往后打印字符串，直到遇到\0为止。而这里的str恰好是数组名，我们之前就在这篇文章：C语言-指针讲解（2）讲过数组名是数组首元素的地址。所以这里本质上就是从arr首字符地址开始打印，直到遇到\0为止。

🎆2.字符转换函数💯💯

C语言提供了2个字符转换函数
它们的函数原型如下：

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

上面我们写的代码将小写字母转换为大写，是ASCLL码值-32完成的效果。但有了转换函数，就可以直接使用tolower函数。

⏩2.1代码实现💯💯

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main() {
	int i = 0;
	char str[] = "Test String.";
	while (str[i]) {
		if (islower(str[i])) //判断该字符是否为小写字母
		{
			str[i] = toupper(str[i]);//将对应字符的小写字母转换为大写字母
		}
		i++;
	}
	printf("%s\n",str);//从str的首元素地址开始打印字符串，直到遇到'\0'为止。
	return 0;
}

vs运行效果图：

🎆 3.strlen的使用和模拟实现💯💯

它的函数原型如下:

size_t strlen( const char*str)

strlen的函数使用规则如下:

  • 字符串以'\0'作为结束标志，strlen函数返回到是在字符串中'\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)
  • strlen的使用需要包含头文件#include<string.h>

⏩3.1strlen函数的使用💯💯

好，这里首先讲一下strlen函数的基本使用
代码如下：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main() {

	char arr[] = "abcdef";//字符串是以'\0'为结束标志的
	printf("%zd\n", strlen(arr));//这里因为strlen函数是size_t类型，所以最好用%zd打印，以防vs弹出警告
	//需要注意的是：strlen函数计算的是'\0'之前的字符个数
	return 0;
}

相信同学们看了上面的代码以及注释，应该能够理解代码的逻辑。

VS运行效果：

⏩3.1.1 strlen函数相关练习💯💯

刚刚我们讲到了要注意strlen函数的返回值为size_t,这是为什么呢？下面我们来看一下这个代码案例。

代码如下：

#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("str1>str2\n");
	}
	return 0;
}

这道题想必很多同学是这么想: 由于那个str1和str2数组存放的是字符串首字符的地址，那strlen函数就是计算\0之前的字符个数。
那他们肯定觉得strlen函数计算str2数组的字符个数为3个，str1数组的字符个数为6个。所以肯定会认为strlen(str2)-strlen(str1)那个语句就是3-6=-3,是＜0。
那肯定会打印str1>str2这句话。那这是不对的。
我们不妨先用VS测试这个代码，看看运行效果是怎么样先~

我们发现它确实执行else语句那句话，为什么呢？别急，接下来博主给你娓娓道来！

因为本质上那个strlen函数计算字符串的相加相减都本质上都是无符号的整数的减法，
那它们相减，得出的数也是无符号整数的，肯定也会大于0。这是为什么呢？
看下图：

相信同学们看了这个图，也能够理解更加理解这个无符号整数的意思。
因为无符号整数就是不会考虑符号位，只是关注数值位。并且无符号整数是使用该数的二进制补码来存储。因此它的数肯定是大于0的。

好，相信同学们听到这里，也会理解这个代码的逻辑了~

那如果说我们真想让代码执行>str1>str2\n那句话，该怎么做呢？
我们可以这么做，将strlen这个函数无符号size_t类型强制转换为int整型，那这样就可以打印"str2>str1\n"那句话。
VS代码运行效果：

通过执行结果，我们发现程序的确执行str1>str2那句话。

好，相信讲到这里，同学们应该就理解了。那我们接着就讲三种模拟实现strlen函数~

⏩3.2 strlen函数三种模拟实现💯💯

⏩3.2.1 创建临时变量count💯💯

代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdio.h>
size_t my_strlen(char* s)//这里我们函数my_strlen类型写成size_t，这是因为字符串的长度绝对是大于0等于0的，因此我们直接就写成size_t类型就行
 {
	int count = 0;//创建临时变量count,初始化为0
	while (*s)//当*s=='\0','\0'对应的ASCLL码值为0，0为假，便跳出while循环。
	{
		count++;//随着变量字符指针s往后遍历，count变量的值不断自增
		s++;//字符指针往后遍历
	}
	return count;
}

int main() {

	char str[] = "abcdef";
	size_t ret = my_strlen(str);//这里我们是将str首元素地址传过去
	printf("%zd\n", ret);//因为这是用size_t数据类型创建的变量ret,所以我们使用%zd来格式化输出。
	return 0;
}

相信同学们看了这个代码，以及这个注释，是能够理解这个代码逻辑的。

VS运行效果如下：

⏩ 3.2.2 指针-指针💯💯

代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdio.h>
size_t my_strlen(char* s)//这里我们函数my_strlen类型写成size_t，这是因为字符串的长度绝对是大于0等于0的，因此我们直接就写成size_t类型就行
{
	char* ptr = s;//这里是将字符串首元素地址赋给指针变量ptr
	while (*s)s++;//只要*s不是'\0'，*s都往后遍历
	return s - ptr;//这里本质上把字符指针s最后的地址-ptr首元素的地址，这样就能得到两个指针相差的元素个数。
}
int main() {
	char str[] = "abcdef";
	size_t ret = my_strlen(str);//这里我们是将str首元素地址传过去
	printf("%zd\n", ret);//因为这是用size_t数据类型创建的变量ret,所以我们使用%zd来格式化输出。
	return 0;
}

相信同学们看了这个代码，以及这个注释，是能够理解这个代码逻辑的。

VS运行效果如下：

⏩ 3.2.3 递归法求字符串长度💯💯

这里的递归法求字符串长度估计很多同学比较懵，我们先画个图分析先：
如下：

相信同学们看了这个图，自己应该能够很好地理解递归这个方法，大家可以自己尝试自己用递归法实现这个算法~

要是还想不出来，博主这里直接上代码~

代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdio.h>
size_t my_strlen(char* s)//这里我们函数my_strlen类型写成size_t，这是因为字符串的长度绝对是大于0等于0的，因此我们直接就写成size_t类型就行
{
	if (*s == '\0') {
		return 0;//当*s指向的元素为'\0'，直接返回0，用作递归的结束条件
	}
	else {
		return 1 + my_strlen(s + 1);//如果*s指向的元素不是'\0'，那么说明字符串里面的字符最少都有1个，因此我们就返回1+后面字符串中字符的长度。
	}
	
}

int main() {

	char str[] = "abcdef";
	size_t ret = my_strlen(str);//这里我们是将str首元素地址传过去
	printf("%zd\n", ret);//因为这是用size_t数据类型创建的变量ret,所以我们使用%zd来格式化输出。
	return 0;
}

这里博主这里简单画了递归调用图，大家可以看一下理解理解~

VS运行效果图如下：

我们发现，用递归法实现的算法，它的结果也是6。

🎆4.strcpy的使用和模拟实现💯💯

strcpy它的函数原型如下：

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

这里我们来解读一下，这里destination指的是目标位置的起始地址，source指的是所要拷贝那个字符串内容的起始地址。

好，我们就细细地讲一下它的规则吧~

⏩4.1 strcpy的使用规则💯💯

  • 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
  • 目标空间必须可修改

好，当我们介绍了strcpy的规则后，接下来博主将给大家讲解strcpy的模拟实现。

⏩4.2 strcpy函数的基本使用💯💯

好，接下来博主给大家演示一下strcpy函数的基本使用。

代码如下：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main() {
	char arr1[] = "abcdef";//这里的arr1数组是默认有'\0'的，因为字符串是以'\0'为结束标志的。
	char arr2[20];//这里初始化arr2数组的长度务必要确保目标内存区域足够大以容纳源字符串，否则会造成数组越界
	strcpy(arr2, arr1);//这里的strcpy库函数拷贝会顺便拷贝'\0'
	printf("%s\n", arr2);//这里打印是从arr2的首元素地址开始逐一打印字符串，直到遇到'\0'才停止。
	return 0;
}

相信大家看了博主写的代码以及注释,自己应该能够理解这个代码的逻辑。

VS运行效果如下：

⏩4.3 strcpy函数的模拟实现💯💯

这里可能很多同学是有点没思路的，没事，博主这里会提供思路，让大家能够深刻地理解strcpy是怎么模拟实现的~

⏩4.3.1 strcpy函数的模拟实现方法1💯💯

首先，来看下图：

分析： 这里我们主要是通过数组遍历的方式来逐一拷贝,因为'\0'作为字符串的结束标志。所以只要arr1数组的内容不是'\0',就在while循环内部逐一进行拷贝，每拷贝一个字符，两个指针都向后偏移一个元素。
直到遇到'\0'为止。最后当arr1指向的内容为'\0'，条件为假，便跳出while循环。最后我们再把arr1的内容拷到arr2中就行。

好，当我们分析成这样，代码也能顺理成章地写出来。
代码如下：

//}

#include<stdio.h>
void my_strcpy(const char* src, char* dest)//*src指向的是arr1数组首元素的地址，*dest指向的是arr2数组首元素的地址
{
	while (*src)//当*src指向的元素是'\0',则表达式为假，便跳出while循环
	{
		*dest = *src;//将src字符串的内容一个一个地拷贝到dest中。
		dest++;//指针往后遍历
		src++;//指针往后遍历
	}
	*dest = *src;//由于之前因为*src指向的元素是'\0',所以跳出while循环，那因为\0是字符串的结束标志，之前我们没有把\0拷贝到指针变量dest中，所以这里就要把\0拷到dest。
}


int main() {

	char arr1[] = "abcdef";
	char arr2[20];
    my_strcpy(arr1,arr2);//调用my_strcpy函数，把arr1作为源地址，将arr2作为作为目标地址
	printf("%s\n", arr2);//这里以%s打印实质上是拿到arr2首元素的地址,逐一往后打印字符串，直到遇到'\0'为止
	return 0;
}

相信同学们看了这个代码，应该是能够理解这个代码的逻辑。

vs运行效果：

但是我们认为这个代码还是有待改进的，接下来博主将细细讲一下。

首先，我们先打开官网查一下这个函数先。
如图：

从图中，我们可以看出函数返回值是char*类型的，并且我们发现它返回的是目标字符指针的起始地址，属于我们要创建个指针变量来充当destinmation的起始地址，到时直接返回这个指针变量即可。
如下：

题目分析：
//------1.参数顺序------
//函数的功能，停止条件
//3.assert判断字符串是否为空指针，assert函数头文件为:#include<assert.h>
//4.用const修饰源指针，使其内容不得修改
//5.函数返回值 char*

那同学们可以根据博主上面的改进代码分析，可以自己尝试改进上面的代码。一会我们会进行讲解~
好，如果大家看了上面的改进代码分析，还是想不到思路的话，可以看一下博主的代码以及注释，自己尝试理解消化一下。

代码如下：

#include<stdio.h>
#incldue<assert.h>
char* my_strcpy(const char* src, char* dest) //arr1,arr2
{
	assert(src!=NULL);//用assert断言一下，分别判断src和dest是否都为空指针
	assert(dest!=NULL);
	char* ret = dest;//创建个指针变量ret,将src字符指针首元素的地址赋给指针变量ret
	while (*dest++=*src++)//这里首先是先对dest字符指针和src字符指针解引用，将src字符赋给dest，然后两个字符指针++，意思是说两个字符指针统一向后偏移一个元素，直到src字符指针指向的元素为'\0',那也就是整个表达式结果就为'\0'，即为假，则跳出while循环。
	{
		;
	}
	return ret;//这里返回的是dest首元素的地址
}


int main() {
	char arr1[] = "abcdef";
	char arr2[20];//创建这个arr2数组要比arr1数组空间要大，创建小了，如果源字符串的长度还比arr2数组还大，拷贝会造成数组越界
  	my_strcpy(arr1, arr2);//调用my_strcpy函数，把arr1作为源地址，将arr2作为作为目标地址
	printf("%s\n", arr2);//这里以%s打印实质上是拿到arr2首元素的地址,逐一往后打印字符串，直到遇到'\0'为止
	return 0;
}

这个代码有个地方写得很好，就是while (*dest++=*src++)这句话，为什么呢？ 因为这里既能做到把arr1数组的内容全部拷贝到数组arr2，同时也能做到当*src='\0'的时候，表达式为假，便跳出while循环。
顺便提一下： 这个题目是出自<<高质量C/C++编程》书籍最后的试题部分。
对了，如果同学们想要这本书的电子版，可以私信博主领取，我私发给大家！

🎆5.strcat的使用和模拟实现💯💯

⏩5.0.1 strcat函数简单介绍💯💯

⏩5.0.1.1什么是strcat函数呢？函数原型是什么？💯💯

strcat函数是C语言中的一个字符串拼接函数，它的功能是在一个字符串后面追加上另外一个字符串。
它的函数原型如下：

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

具体函数介绍如下：

从图中： 和我们之前介绍的strcpy函数一样，返回的类型都是char*,然后它返回到也是字符指针destination的地址。
同时，我们需要注意的是： strcat函数在拼接字符串的时候会自动在合成字符串的末尾添加'\0'。

⏩5.1 strcat的使用规则💯💯

  • 源字符串必须以’\0’结束。
  • 目标字符串中也得有'\0',否则没办法也不知道追加从哪里开始。
  • 目标空间必须有足够的大，能容纳源字符串的内容。
  • 目标空间必须可修改。

⏩5.2 strcat的使用和模拟实现💯💯

⏩ 5.2.1strcat的使用💯💯

好，接下来给大家演示一下strcat是怎么用的，大家可以看一下下面的代码~
代码如下：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main() {
	char arr1[20] = "hello ";
	char arr2[] = "world";
	strcat(arr1,arr2);//这里实质上是将arr2数组里面的内容拼接到arr1数组中，顺便带上'\0'。
	printf("%s\n", arr1);
	return 0;
}

这里如果同学们看了代码还是不太理解它strcat函数的如何进行拼接的话，不要紧~
博主刚刚对那个代码进行调试了一下，动图如下所示：
在这里插入图片描述
细心的话： 我们从动图可以看出，原本数组arr1的内容中的空格字符后面是跟着一个'\0'的，但是经过strcat函数的拷贝后，那个'\0'就给覆盖掉了。
另外，当strcpy函数把arr2全部内容都拷到arr1数组中，会自动在arr1合成字符串中添加一个'\0'字符。
那我们根据这个动图分析 ，自然也能将这个图给画出来，如下：

所以，它本质上还是用arr2数组中的'w'字符将'\0'给覆盖掉，在拼接后的字符串完的后面添加一个'\0',以此作为字符串的结束标志。
相信同学们看了这个图应该是能够大彻大悟的~

那博主接下来再用VS执行一下这个代码，看看分析得是否正确吧~

VS运行效果：

从运行结果来： 我们的分析是正确的，确实是把hellow world这个字符串给打印出来。

接下来，我们就讲一下那个strcat函数的模大家拟实现吧~

⏩ 5.2.2 strcat的模拟实现💯💯

这里可能也会有同学对于strcat不知道如何自己模拟实现，别急，博主分析一下你们就懂啦~
这里是我们实现strcat函数的步骤
如下图所示：

相信同学们看了这幅图，自己也许有点思路了，但是有些同学可能还是不太懂怎么实现这个算法。

那么博主这里就自己动手实践写了这个代码，并且写了详细的注释，希望同学们能够理解~
代码如下：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
char* my_strcat(const char*src,char*dest) //用const修饰源字符串src，以免被修改
{
	assert(src != NULL);
	assert(dest != NULL);//判断两个字符串是否为空指针
	//assert(src && dest);//assert断言写成这样也行，因为NULL的值就为0,&&只要左右两边任意一个表达式0，都是为假的
	char* ret = dest;//创建临时指针变量ret来接收dest的起始地址
	while (*dest) //找到dest字符串的'\0'的位置
	{
		dest++;//逐一开始往后遍历字符串dest
	}
	while (*dest++=*src++);//将src字符串的内容逐一拷贝到，直到遇到'\0'时，拷贝完成后，整个表达式为假，直接跳出while语句
	return ret;
}

int main() {

	char arr1[20] = "hello ";
	char arr2[] = "world";
	char*tmp=my_strcat(arr2,arr1);//这里我们用tmp字符指针变量来接受返回的dest起始地址
	printf("%s\n", tmp);//这里的话主要是用arr1首元素的地址开始打印字符串，直到遇到'\0'才停止。
	return 0;
}

代码分析： 相信同学们看了博主写的代码以及注释，应该能够理解这个代码逻辑的，那接下来我们提一下有个代码是有改进之处的，我们发现那个my_strcat函数中的assert断言是可以改写成assert(src && dest)。
或许有同学不理解，我们来解释一下~
如图：

我们发现那个空指针NULL是为0的。而因为之前我们讲&&逻辑与操作符的时候，但凡&&左右一侧为0,那整个表达式都为假。

好，解释了那么多，我们不妨用VS测试一下我们的代码，看看它的运行结果是否符合我们的预期把~
VS运行效果如下：

我们发现，VS运行结果确实是符合我们预期的，就说明我们这个模拟实现strcat函数的代码逻辑上是没错的。

好，今天的内容我们暂时就讲到这里，希望大家好好吸收这篇博客中介绍的函数，下去多去用这些函数，这样才能学会的~

当然博主这次讲的字符函数和字符串函数(一）仅仅只是一小部分，后续博主会更深层地介绍其他C语言字符和字符串函数,大家就敬请期待吧~

**好，讲到这里，如果大家觉得这篇博客有哪些内容讲得还不太懂，可以私信一下博主，我会给你讲明白。 **

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