【C语言】——字符串函数的使用与模拟实现（上）

【C语言】——字符串函数

• • 前言
  • 一、 函数
  • • 1.1、函数功能
    • 1.2、函数的使用
    • 1.3、函数的模拟实现
    • • （1）计数法
      • （2）递归法
      • （3）指针 – 指针
  • 二、 函数
  • • 2.1、函数功能
    • 2.2、函数的使用
    • 2.3、函数的模拟实现
  • 三、 函数
  • • 3.1、函数功能
    • 3.2、函数的使用
    • 3.3、函数的模拟实现
  • 四、 函数
  • • 4.1、函数功能
    • 4.2、函数的使用
    • 4.3、函数的模拟实现

前言

  在我们学习 C语言 的过程中，对库函数的使用是必不可少的。其中，相信大家最熟悉的就是 中的 和 函数了吧。
  但是今天，我们不讲他们（太难了,呜呜呜），今天我们来讲与字符串相关的函数，也就是 <> 中的系列函数。
  要知道，除了输入输出，我们对字符串的操作也是必不可少的，那么了解字符串相关的函数的重要性就不言而喻了，让我们开启接下来的学习吧。

一、 函数

1.1、函数功能

• 函数声明：size_t strlen(const char* str);
• 函数用于求字符串的长度，使用时必须包含头文件
• 基本原理是：从传递的指针变量开始，从前往后计算字符的个数，直到遇到 ‘\0’ 停止（ ‘\0’ 本身不计算），因此参数指向的字符串必须要以 ‘\0’ 结束。
• 返回值为字符串的长度，注意：返回值是 size_t 类型（易错）

1.2、函数的使用

  
   函数的使用非常简单，这里就不过多介绍了，大家直接看代码

#include<string.h>
#include<stdio.h>

int main()
{
	char* a = "abcdef";
	int sz = strlen(a);
	printf("%d\n", sz);
	return 0;
}

 
运行结果：

1.3、函数的模拟实现

（1）计数法

  首先，我们要知道指针存储的是字符串首字符的地址。该方法的思路是将传入的字符指针不断往后移，每移一次计数器加一，当指针指向 ‘\0’ 时，结束计数，并返回计数的值。
  
代码实现：

#include<assert.h>

size_t my_strlen(const char* str)
{
	//assert断言，防止传入空指针
	assert(str);
	int count = 0;
	
	//判断条件：指针指向的字符是否为0（'\0'）
	while (*str)
	{
		count++;
		str++;
	}
	return count;
}

（2）递归法

  
  有没有办法在求出字符串长度的同时不创建临时变量呢？我们可以试试递归的思想

  那用递归的思想来计算字符串的长度，解题思路是什么呢？

  我们不妨想：比如要计算 “” 的长度，是不是可以将他看成 “” 的长度，而 “” 的长度，又可以将他看成是 1+“” 的长度。
  

  怎么样，你想到了吗？
  
代码实现：

#include<assert.h>
size_t my_strlen(const char* str)
{
	assert(str);
	
	if (!*str)//逻辑取反，当*str为0时为假，逻辑取反为真
		return 0;
		
	else
		return 1 + my_strlen(str + 1);
}

（3）指针 – 指针

  
  还有一个方法就是指针 – 指针，首先我们知道，指针 – 指针，代表的是两指针之间的元素个数（详情请看：【C语言】—— 指针一 ： 初识指针（上））
  
  我们可以利用这个思想，创建一个指针变量，让他不断移动，直至指向 '\0' ，再通过两个指针相减，得到字符串的长度。
  
代码实现：

#include<assert.h>

size_t my_strlen(const char* str)
{
	assert(str);
	char* p = str;

	while (*p++)
	{
		;
	}

	return p - str - 1;
}

代码解析：
  
  while (*arr++);可能这句代码有些小伙伴不太了解，没关系，我们一起来看看

• *arr++：这里有两个操作符： 和 后置++。 虽然后置++ 的优先级比 高，但是他是后置的，所以先进行解引用
• 解引用完成后，结果为真则进入循环，为假退出循环
• 无论 * 结果为真为假，接下来 进行自增操作。注：++ 操作数是 ，而非 *，如果想让 * 自增，应写为：*(arr)++
• 因为循环不需要再执行任何操作，因此放置空语句
• return arr - str - 1;因为前面循环的判断条件不论真假， 都会自增，即指针指向 ‘\0’ 后依然会往后移动一位，此时如果直接arr – str，则把 ‘\0’ 也计算在内，而 是不计算
  ‘\0’ 的，因此最终要 – 1

二、 函数

2.1、函数功能

功能： 函数实现的是字符串的拷贝，将 指针指向的字符串(源字符串) 拷贝到 指针指向的字符串(目标字符串) 中。

• 源字符串必须以 ‘\0’ 结束
• 该函数会将 ‘\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，否则会出现越界访问的情况
• 目标空间必须是可修改的
• 函数的返回值为指向目标空间的指针

  
  可能会有小伙伴说，字符串的拷贝哪有那么麻烦，还要用函数，不就是直接赋值吗？

int main()
{
	char arr1[] = "abcdef";
	char arr2[20] = { 0 };
	arr2 = arr1;
	return 0;
}

  这样可以吗？当然是不可以的。为什么呢？
  
  别忘了 和 是两个数组首元素的地址，地址是一个常量值并不是变量，就像：5 = 3;，可以把 3 赋值给 5 吗？肯定是不行的。因此字符串的赋值并没有那么简单哦。
  

2.2、函数的使用

#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main()
{
	char src[20] = "good good study";
	char dest[40] = { 0 };
	char* s = strcpy(dest, src);
	printf("%s\n", s);
	return 0;
}

  
运行结果：

2.3、函数的模拟实现

  要模拟实现 函数，其实思路很简单，只需将字符串的中的每个字符依次拷贝过去即可，当拷贝完源字符串的 '\0' ，拷贝结束。
  
  我们来尝试写下代码：

char* my_strcpy(char* dest, const char* src)
{
    //要返回目标空间的地址
	char* ret = dest;
	
	//不能传入空指针
	assert(dest != NULL);
	assert(src != NULL);
	
	//拷贝'\0'之前的内容
	while (*src != '\0')
	{
		*dest = *src;
		dest++;
		src++;
	}
	//拷贝'\0'
	*dest = *src;
	return ret;
}

  
  上述代码基本上是没问题的，但大家发现没有，该代码有点繁琐：*dest = *src;就出现了两次，有什么改进方法呢？我们来看下面的代码：
  

char* my_strcpy(char* dest, const char* src)
{
	char* ret = dest;
	assert(dest && src);

	while (*dest++ = *src++)
	{
		;
	}

	return ret;
}

  
这里，我们重点来讲解一下while (*dest++ = *src++);语句

• 虽然两个 后置++ 的优先级最高，但是因为是后置：先使用，后++
• 首先执行的是两个解引用操作
• 解引用完成后，将 * 的值赋给 *
• 赋值完成后进行循环的条件判断，* == ‘\0’ 则退出循环，否则执行循环
• 最后 和 两个指针执行++，即自增
    

怎么样，这段代码是不是很巧妙呢
  
  

三、 函数

3.1、函数功能

功能： 函数的功能是实现字符创的追加，将源字符串的内容追加到目标字符串的结尾。

• 源字符串必须以 ‘\0’ 结束
• 追加会将目标空间原来的 ‘\0’ 覆盖
• 目标字符串结尾也要有 ‘\0’，否则不知从哪开始追加
• 目标空间必须足够大，能容下追加源字符串之后的内容
• 目标空间必须可修改
• 返回的是目标空间的起始地址
• 目标空间与源字符串不能重叠，即不能自己给自己追加

3.2、函数的使用

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char src[20] = "day day up!";
	char dest[40] = "good good study! ";
	char* s = strcat(dest, src);
	printf("%s\n", s);
	return 0;
}

  
运行结果：

3.3、函数的模拟实现

  
   函数怎么模拟实现呢？大家不妨想一想，追加不也是一种拷贝吗，它的实现方法与 函数的实现很像，只是 是从头开始拷贝，而 是从目标字符串的末尾开始拷贝。
  
参考代码：

char* mu_strcat(char* dest, const char* src)
{
	char* ret = dest;
	assert(dest && src);
    
    //找到目标空间的末尾
	while (*dest)
	{
		dest++;
	}
	
    //进行追加（拷贝）
	while (*dest++ = *src++)
	{
		;
	}
	return ret;
}

四、 函数

4.1、函数功能

功能：比较两个字符串的大小
    > ，返回 的数字
    = ，返回
    < ，返回 的数字
  
  
比较方式：
  
   函数比较字符串中对应位置上两个字符的 ASCII码 值的大小来比较两个字符串大小

   会逐一比较两个字符串中相应位置的各个字符，从第一个字符开始比较，若相等，则比较下位字符
  直至比出大小或遇到其中一个字符串的 '\0'，比较结束，先遇到'\0'的字符串较小，可以理解成 ‘\0’ 的ASCII码值为 0，任何字符的 ASCII码值都比它大。
  

4.2、函数的使用

#inlcude<stdio.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;
}

  
运行结果：

4.3、函数的模拟实现

int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
    //接下来要对指针进行解引用，因此不能传入空指针
	assert(str1 && str2);
    
    //相同位上两个字符相等，进入循环
	while (*str1 == *str2)
	{
	
	    //当两个字符都为'\0'时，也进入了循环，遇到'\0'表示字符串结束
	    //因为相等才能进入循环，判断语句因此只用写一个
		if (*str1 == '\0')
		{
			return 0;
		}
		str1++;
        str2++;
	}
	
    //不相等，返回两个字符的ASCII码的差值
	return *str1 - *str2;
}

  好啦，本期关于部分字符串函数的介绍及模拟实现就介绍到这里啦，希望本期博客能对你有所帮助，更多关于字符串的函数还请收看下一期。同时，如果有错误的地方请多多指正，让我们在C语言的学习路上一起进步！