C语言字符串

文章目录

• ​​一、字符串的概念​​
• ​​二、占用内存的情况​​
• ​​三、字符串的初始化​​
• ​​四、字符串与指针​​
• ​​五、字符串的结尾标志​​
• ​​六、字符串的输出​​
• ​​七、字符串越界​​
• ​​八、字符串常用的库函数​​

• ​​1、获取字符串的长度（strlen）​​
• ​​2、字符串复制或赋值（strcpy）​​
• ​​3、字符串复制或赋值（strncpy）​​
• ​​4、字符串拼接（strcat）​​
• ​​5、字符串拼接（strncat）​​
• ​​6、字符串比较（strcmp、strncmp）​​
• ​​7、字符查找（strchr、strrchr）​​
• ​​8、字符串查找（strstr）​​

• ​​九、应用经验​​

• ​​1、留有余地​​
• ​​2、变量初始化​​
• ​​3、位置（地址）偏移的用法​​
• ​​4、不要在子函数中对字符指针用sizeof​​

• ​​十、课后作业​​
• ​​十一、获取视频教程​​
• ​​十二、版权声明​​

在很多教程中，字符串不过是一个以0结束的字符数组，但是，在我看来，字符串虽然不是C语言基本数据类型，但它比任何数据类型都重要，因为字符串是最常用的数据。

一、字符串的概念

我们可以把字符串储存在char类型的数组中，如果char类型的数组末尾包含一个表示字符串末尾的空字符\0，则该数组中的内容就构成了一个字符串。

因为字符串需要用\0结尾，所以在定义字符串的时候，字符数组的长度要预留多一个字节用来存放\0，\0就是数字0。这是约定。

char strname[21];  // 定义一个最多存放20个英文字符或十个中文的字符串

字符串也可以存放中文和全角的标点符号，一个中文字符占两个字节（GBK编码）。char strname[21]用于存放中文的时候，只能存10个汉字。

字符串采用双引号包含起来，如：“hello”、“中华人民共和国”、“A”、""，这是约定。

二、占用内存的情况

一个字符占用一字节的内存，字符串定义时数组的大小就是字符串占用内存的大小。

char str[21];     // 占用21字节的内存
char str[1024];   // 占用1024字节的内存

三、字符串的初始化

char strname[21];
strname[0]=0;    // 把第一个元素的值置为0

或

memset(strname,0,sizeof(strname));  // 把全部的元素置为0

strname[0]=0;不够规范，并且存有隐患，在实际开发中，一般采用memset的函数初始化字符串。

四、字符串与指针

在C语言中，数组名是数组无素的首地址，字符串是字符数组，所以在获取字符串的地址的时候，不需要用&取地址。

char strname[21];
memset(strname,0,sizeof(strname));
strcpy(strname,"abcdefghijk");     // 把abcdefghijk赋值给strname
printf("%s\n",strname);              // 输出abcdefghijk

五、字符串的结尾标志

字符串的结尾标志是0，如果没有结尾标志的情况我们在数组章节中已介绍过，现在我们介绍结尾标志后面的内容如何处理。

char strname[21];
memset(strname,0,sizeof(strname));
strcpy(strname,"abcdefghijk");     // 把abcdefghijk赋值给strname
strname[5]=0;     // 强制把第6个元素赋值0
printf("%s",strname);   // 输出的结果是abcde

以上代码输出的结果是abcde，但是，在内存中的值仍是abcde0ghijk，后面的ghijk成了内存中的垃圾值。

不要让字符串的内存中有垃圾值，容易产生意外的后果，我们将在后面的内容中演示，所以字符串的初始化不建议采用把第一个元素的值置为0的方式（strname[0]=0）。

六、字符串的输出

字符串采用%s输出，可以加格式控制，常用的如下：

printf("=%10s=\n","abcd");   // 输出10个字符宽度，右对齐，执行结果是=      abcd=
printf("=%-10s=\n","abcd");  // 输出10个字符宽度，左对齐，执行结果是=abcd      =

如果输出的字符串的长度大于对齐格式中的数字，就按字符串的实际长度输出。

七、字符串越界

字符串是字符数组，字符串越界就是数组越界。字符串的越界是初学者经常犯的错误之一。

示例（book80.c）

/*
 * 程序名：book80.c，此程序演示字符串的越界。
 * 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main()
{
  char strname1[21];
  memset(strname1,0,sizeof(strname1));
  char strname2[21];
  memset(strname2,0,sizeof(strname2));
  strcpy(strname1,"真的只能存十个汉字吗，多几个行不行？");
  strcpy(strname2,"是的，只能十个，多了不行。");
  printf("=%s=\n",strname1);
  printf("=%s=\n",strname2);

  char strname[2][21];
  memset(strname,0,sizeof(strname));
  strcpy(strname[1],"是的，只能十个，多了不行。");
  strcpy(strname[0],"真的只能存十个汉字吗，多几个行不行？");
  printf("=%s=\n",strname[0]);
  printf("=%s=\n",strname[1]);
}

运行效果

我们来分析一下book80.c。

前8行代码定义了两个字符串变量，每个能存放20个字符或10个中文，但实际赋值都超过了10个中文，从输出结果看，没有问题。

后6行代码采用了二维数组的方式定义了字符串变量，理论上说，与分开定义的两个字符串变量没有区别，但是，从输出结果看，很有问题。

真正的原因是这样的，在C语言中，数组越界肯定是非法的，但非法操作并不一定会出问题，前8行代码的字符串是越界了，但是strname1和strname2变量的内存之后的内存空间是未分配的，所以对strname1和strname2赋值过长也没关系。后6行代码就不一样了，二维数组的两个变量之间的内存是连续的，第一个元素之后没有多余的空间，所以第一个元素的值就出问题了。

总的来说，在C语言中，非法操作内存不一定会报错，要看运气。

在现实生活中，一个农民把庄稼种到了自家的地盘之外，如果您的地盘之外的地没有主人，是不会有问题的，但如果有主人，这事就肯定会引起纠纷，系统对这种纠纷的裁决是内存越界的程序非法，强制终止它（段错误）。

八、字符串常用的库函数

1、获取字符串的长度（strlen）

size_t  strlen( const char*  str);

功能：计算字符串的有效长度，不包含0。

返回值：返回字符串的字符数 。

strlen 函数计算的是字符串的实际长度，遇到第一个0结束。

函数返回值一定是size_t，是无符号的整数，即typedef unsigned int size_t。

如果您只定义字符串没有初始化，求它的长度是没意义的，它会从首地址一直找下去，遇到0停止。

char name[50];
memset(name,0,sizeof(name));
strcpy(name, "wucongzhou");
printf("name 的长度是%d\n",strlen(name));     // 输出结果：name 的长度是10
memset(name,0,sizeof(name));
strcpy(name, "西施");
printf("name 的长度是%d\n",strlen(name));     // 输出结果：name 的长度是4

还有一个注意事项，sizeof返回的是变量所占的内存数，不是实际内容的长度。

char buf[10] = "abc";                           // 定义的时候初始化。
printf("strlen(buf)=%d\n",strlen(buf));    // 输出结果strlen(buf)=3
printf("sizeof(buf)=%d\n",sizeof(buf));    // 输出结果sizeof(buf)=10

2、字符串复制或赋值（strcpy）

char *strcpy(char* dest, const char* src);

功 能: 将参数src字符串拷贝至参数dest所指的地址。

返回值: 返回参数dest的字符串起始地址。

复制完字符串后，在dest后追加0。

如果参数dest所指的内存空间不够大，可能会造成缓冲溢出的错误情况。

3、字符串复制或赋值（strncpy）

char * strncpy(char* dest,const char* src, const size_t n);

功能：把src前n字符的内容复制到dest中

返回值：dest字符串起始地址。

dest必须有足够的空间放置n个字符，否则可能会造成缓冲溢出的错误情况。

4、字符串拼接（strcat）

char *strcat(char* dest,const char* src);

功能：将src字符串拼接到dest所指的字符串尾部。

返回值：返回dest字符串起始地址。

dest最后原有的结尾字符0会被覆盖掉，并在连接后的字符串的尾部再增加一个0。

dest要有足够的空间来容纳要拼接的字符串，否则可能会造成缓冲溢出的错误情况。

5、字符串拼接（strncat）

char *strncat (char* dest,const char* src, const size_t n);

功能：将src字符串的前n个字符拼接到dest所指的字符串尾部。

返回值：返回dest字符串的起始地址。

如果n大于等于字符串src的长度，那么将src全部追加到dest的尾部，如果n大于字符串src的长度，只追加src的前n个字符。

strncat会将dest字符串最后的0覆盖掉，字符追加完成后，再追加0。

dest要有足够的空间来容纳要拼接的字符串，否则可能会造成缓冲溢出的错误情况。

6、字符串比较（strcmp、strncmp）

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

功能：比较str1和str2的大小;返回值：相等返回0，str1大于str2返回1，str1小于str2返回-1；

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

功能：比较str1和str2的大小;返回值：相等返回0，str1大于str2返回1，str1小于str2返回-1；

两个字符串比较的方法是比较字符的ASCII码的大小，从两个字符串的第一个字符开始，如果分不出大小，就比较第二个字符，如果全部的字符都分不出大小，就返回0，表示两个字符串相等。

在实际开发中，程序员一般只关心字符串是否相等，不关心哪个字符串更大或更小。

7、字符查找（strchr、strrchr）

char *strchr(const char *s,const int c);

返回一个指向在字符串s中第一个出现c的位置，如果找不到，返回0。

char *strrchr(const char *s,const int c);

返回一个指向在字符串s中最后一个出现c的位置，如果找不到，返回0。

8、字符串查找（strstr）

char *strstr(const char* str,const char* substr);

功能：检索子串在字符串中首次出现的位置。

返回值：返回字符串str中第一次出现子串substr的地址；如果没有检索到子串，则返回0。

九、应用经验

1、留有余地

字符串的strcpy和strcat函数要求dest参数有足够的空间，否则会造成内存的泄漏，所以在实际开发中，定义字符串的时候，可以大一些，例如姓名，中国人的姓名以两三个汉字为主，最多五个，少数民族可能十几个，外国人的很长，喜欢在自己的名字前加上爷爷的名字和外公的名字，那么我们在定义变量的时候，可以char name[301];存放他祖宗十八代的名字也没有问题。

内存不值钱，程序的稳定性高于一切。

2、变量初始化

字符串在每次使用前都要初化，减少入坑的可能，是每次，不是第一次。这是职业程序员的良好习惯。

3、位置（地址）偏移的用法

字符串的地址偏移其本质是指针的运算，常用于灵活的处理字符串。

char strname[21];
memset(strname,0,sizeof(strname));
strcpy(strname,"abcdefghijk");     // 把abcdefghijk赋值给strname

char strname1[21];
memset(strname1,0,sizeof(strname1));
strcpy(strname1,strname+1);       // 把bcdefghijk的值赋给strname1
strncpy(strname1,strname+2,3);    // 把cde的值赋给strname1

当然，对strname1也可以使用偏移量。

4、不要在子函数中对字符指针用sizeof

如果把一个字符串（如char strname[21]）的地址传给子函数，子函数用一个字符指针（如char *pstr）来存放传入的字符串的地址，如果在子函数中用sizeof(pstr)，得到的不是字符串占用内存的字节数，而是字符指针变量占用内存的字节数（8字节）。

所以，不能在子函数中对传入的字符串进行初始化，除非字符串的长度也作为参数传入到了子函数中。

十、课后作业

本章节的课后作业非常要，一定要认真完成，字符串操作是C程序员的主要工作之一，这些都是职业程序员在日常开发中用到的技巧。还有，这些作业题可以培养写程序的感觉。

1）编写示例程序，实现字符串操作常用的库函数的功能，函数的声明如下：

size_t strlen1( const char*  str);          // 实现strlen函数的功能。
char *strcpy1(char* dest, const char* src);  // 实现strcpy函数的功能，下同。
char *strncpy1(char* dest, const char* src,size_t n);
char *strcat1(char* dest, const char* src);
char *strncat1 (char* dest, const char* src,size_t n);
char *strchr1(const char *s, const int c);
char *strrchr1(const char *s, const int c);

以下三个函数难度较大，如果无法完成，不要过于纠结，以后功力提升了再做。

char *strstr1(const char* str, const char* substr);   // 实现strstr1函数的功能，下同。
int strcmp1( const char *str1, const char *str2 );
int strncmp1(const char *str1, const char *str2, const size_t n);

2）丰富您的函数库，增加STRCPY、STRNCPY、STRCAT、STRNCAT四个安全的函数，弥补库函数的缺陷，解决dest的初始化和内存越界的问题，函数的声明如下：

char *STRCPY(char* dest,const size_t destsize,const char* src);
char *STRNCPY(char* dest,const size_t destsize,const char* src,size_t n);
char *STRCAT(char* dest,const size_t destsize,const char* src);
char *STRNCAT(char* dest,const size_t destsize,const char* src,size_t n);

注意，上述函数的第二个参数destsize是第一个参数dest占用内存的字节数。

3）丰富您的函数库，增加以下函数，这些是freecplus框架中的函数。

// 删除字符串左边指定的字符
void DeleteLChar(char *str,const char in_char);
// 删除字符串右边指定的字符
void DeleteRChar(char *str,const char in_char);
// 删除字符串两边指定的字符
void DeleteLRChar(char *str,const char in_char);
// 删除字符串中间的字符串
void DeleteMStr(char *str,const char *in_str);
// 在字符串的左边补字符到指定长度
void LPad(char *str,const char in_char,unsigned int in_len);
// 在字符串的右边补字符到指定长度
void RPad(char *str,const char in_char,unsigned int in_len);
// 把小写转换成大写，忽略不是字母的字符
void ToUpper(char *str);
// 把大写转换成小写，忽略不是字母的字符
void ToLower(char *str);
// 判断内容是否全部是数字，0-是，-1-不是。
int  IsDigit(const char *str);
// 判断内容是否全部是大写字母，0-是，-1-不是。
int  IsUpper(const char *str);
// 判断内容是否全部是小写字母，0-是，-1-不是。
int  IsLower(const char *str);
// 判断内容是否全部是ASCII字符，0-是，-1-不是。
int  IsASCII(const char *str);

作者：码农有道