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【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

  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 < s t d i o . h > <stdio.h> <stdio.h> 中的 p r i n t print print s c a n f scanf scanf 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 < s t r i n g . h string.h string.h> 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、 s t r l e n strlen strlen 函数

1.1、函数功能

  • 函数声明:size_t strlen(const char* str);
  • s t r l e n strlen strlen 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

  
   s t r l e n strlen strlen 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
在这里插入图片描述

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 a b c abc abc 的长度,是不是可以将他看成 1 + 1+ 1+ b c bc bc 的长度,而 b c bc bc 的长度,又可以将他看成是 1+“ c c c 的长度。
  

在这里插入图片描述

  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;elsereturn 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: ∗ * 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,结果为真进入循环,为假退出循环
  • 无论 * a r r arr arr 结果为真为假,接下来 a r r arr arr 进行自增操作。注:++ 操作数是 a r r arr arr,而非 * a r r arr arr,如果想让 * a r r arr arr 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, a r r arr arr 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 s t r l e n strlen strlen 是不计算
    ‘\0’ 的,因此最终要 - 1

  

二、 s t r c p y strcpy strcpy 函数

2.1、函数功能

在这里插入图片描述

功能 s t r c p y strcpy strcpy 函数实现的是字符串的拷贝,将 s o u r c e source source 指针指向的字符串(源字符串) 拷贝到 d e s t i n a t i o n destination destination 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
  • 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 a r r 1 arr1 arr1 a r r 2 arr2 arr2 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
在这里插入图片描述
  

2.3、函数的模拟实现

  要模拟实现 s t r c p y strcpy strcpy 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 * s r c src src 的值赋给 * d e s t dest dest
  • 赋值完成后进行循环的条件判断,* d e s t dest dest == ‘\0’ 则退出循环,否则执行循环
  • 最后 d s e t dset dset s r c src src 两个指针执行++,即自增
      

怎么样,这段代码是不是很巧妙
  
  

三、 s t r c n t strcnt strcnt 函数

3.1、函数功能

在这里插入图片描述

功能 s t r c a t strcat strcat 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
在这里插入图片描述
  

3.3、函数的模拟实现

  
   s t r c a t strcat strcat 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 s t r c p y strcpy strcpy 函数的实现很像,只是 s t r c p y strcpy strcpy从头开始拷贝,而 s t r c a t strcat strcat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、 s t r c m p strcmp strcmp 函数

4.1、函数功能

在这里插入图片描述

功能比较两个字符串的大小
    s t r 1 str1 str1 > s t r 2 str2 str2 ,返回 > 0 >0 >0 的数字
    s t r 1 str1 str1 = s t r 2 str2 str2 ,返回 0 0 0
    s t r 1 str1 str1 < s t r 2 str2 str2 ,返回 < 0 <0 <0 的数字
  
  
比较方式
  
   s t r c m p strcmp strcmp 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

   s t r c m p strcmp strcmp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str2int ret2 = strcmp(str1, str3);//比较str1与str3int ret3 = strcmp(str1, str4);//比较str1与str4printf("%d %d %d\n", ret1, ret2, ret3);return 0;
}

  
运行结果
在这里插入图片描述

  

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!

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