C語(yǔ)言字符串詳解

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字符串是一種非常重要的數(shù)據(jù)類型，但是C語(yǔ)言不存在顯式的字符串類型，C語(yǔ)言中的字符串都以字符串常量的形式出現(xiàn)或存儲(chǔ)在字符數(shù)組中。同時(shí)，C 語(yǔ)言提供了一系列庫(kù)函數(shù)來(lái)對(duì)操作字符串，這些庫(kù)函數(shù)都包含在頭文件 string.h 中。

一、字符串常量和字符數(shù)組

1.1、什么是字符串常量

C 語(yǔ)言雖然沒(méi)有字符串類型，但是 C語(yǔ)言提是存在字符串這個(gè)概念的，也就是字符串常量：以 NUL 字節(jié)結(jié)尾的 0 個(gè)或多個(gè)字符組成的序列。字符串常量是不可被修改的，一般用一對(duì)雙引號(hào)(" ")括起的一串字符來(lái)表示字符串常量，如：

"Hello!"、"\aWarning!\a"、"123abc\n"、""

字符串常量可以為空，如""就是一個(gè)空的字符串常量，但是即使為空，還是存在一個(gè)終止符 NUL 的。（在 C 語(yǔ)言中，常用轉(zhuǎn)義字符 \0 來(lái)表示 NUL）

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1.2、字符串常量與指針

字符串常量與指針關(guān)系密切，因?yàn)樽址Ａ康闹?，?shí)際上表示的是存儲(chǔ)這些字符的內(nèi)存空間的地址，更準(zhǔn)確地說(shuō)是字符串常量中第 1 個(gè)字符的地址，而不是這些字符本身。因此，在 C 語(yǔ)言中是不能直接進(jìn)行字符串賦值的（因?yàn)闆](méi)有字符串類型嘛）。在 C 語(yǔ)言中，常通過(guò)聲明一個(gè)指向 char 類型的指針并將其初始化為一個(gè)字符串常量的方式來(lái)訪問(wèn)一個(gè)字符串：

char?*message?=?"Hello?World!";

//?上面的語(yǔ)句也可以拆分成下面兩句
char?*message;
message?=?"Hello?World!";　　　　//?這句話看起來(lái)像是字符串復(fù)制，其實(shí)不是，只是涉及到指針操作

上述語(yǔ)句聲明了一個(gè)指向 char 類型的指針，并用字符串常量中第 1 個(gè)字符的地址對(duì)該指針進(jìn)行初始化?？梢酝ㄟ^(guò)字符指針 message 來(lái)訪問(wèn)字符串常量：

#include?

int?main()
{
　　char?*message?=?"Hello?World!";
　　printf("%s\n",message);
　　while(*message?!=?'\0'){
　　　　printf("%c?",*message++);
　　}
　　printf("\n");
　　return?0;
}

/*?output:
?*?Hello?World!
?*?H?e?l?l?o???W?o?r?l?d?!
?*/

這段代碼，使用字符指針遍歷了字符串常量中的每一個(gè)字符。

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1.3、字符數(shù)組

用于存放字符的數(shù)組稱為字符數(shù)組。在 C 語(yǔ)言中，除了字符串常量外，其他所有字符串都必須存儲(chǔ)于字符數(shù)組或動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存中。定義一個(gè)字符數(shù)組和定義一個(gè)普通數(shù)組一樣，不同的是字符數(shù)組中存放的是字符數(shù)據(jù)而已：

char?charArray[]?=?{'H','e','l','l','o'};????//?聲明并初始化一個(gè)字符數(shù)組

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這句話定義并初始化了一個(gè)字符數(shù)組 charArray。這個(gè)數(shù)組的長(zhǎng)度實(shí)際上為 6 ，因?yàn)闀?huì)自動(dòng)添加一個(gè)字符串結(jié)束符 '\0'。

C 語(yǔ)言提供了一種更簡(jiǎn)潔的方法來(lái)對(duì)字符數(shù)組進(jìn)行初始化：

char?charArray[]?=?"Hello?World!";????//?聲明并初始化一個(gè)字符數(shù)組

上述兩種聲明方式等價(jià)。?

可以對(duì)一個(gè)字符數(shù)組做出修改：

#include?
#include?

int?main()
{
????????char?str[]?=?"hello?world!";
????????int?len?=?strlen(str);
????????int?i;
????????for(i?=?0;?i?????????????????if(?str[i]?<=?'z'?&&?str[i]?>=?'a'){
????????????????????????str[i]?=?str[i]?-?32;
????????????????}
????????}
????????printf("%s\n",str);
}

這段代碼可以將字符數(shù)組中的小寫(xiě)字母轉(zhuǎn)換成大寫(xiě)字母后輸出。

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1.4、 字符串常量與字符數(shù)組的區(qū)別

1）字符串常量是一個(gè)字符數(shù)組，但是內(nèi)容和長(zhǎng)度在初始化時(shí)就已經(jīng)固定了，不可更改；可以通過(guò)一個(gè)指向字符串常量第一個(gè)元素的指針來(lái)訪問(wèn)該字符串常量；

2）字符數(shù)組是一個(gè)用于存放字符的數(shù)組，字符數(shù)組的值是可以更改的。

二、獲取字符串長(zhǎng)度

字符串的長(zhǎng)度就是這個(gè)字符串所包含字符的個(gè)數(shù)，但是這個(gè)長(zhǎng)度是不包含 NUL 字符的。C 語(yǔ)言中使用庫(kù)函數(shù) strlen 來(lái)計(jì)算字符串長(zhǎng)度：

size_t?strlen(char?const?*string);

?

需要注意的是 strlen 的返回值類型：size_t 類型，這是一個(gè)無(wú)符號(hào)整數(shù)類型。

#include?
#include?
#include?

int?main()?
{
????char?str1[]?=?"Hello?World!";
????printf("%d\n",strlen(str1));

????return?0;
}

/*?output:
?*?12
?*/

三、復(fù)制字符串

C 語(yǔ)言中使用庫(kù)函數(shù) strcpy 來(lái)進(jìn)行字符串復(fù)制操作：

char?*strcpy(char?*dst?,?char?const?*src);

函數(shù) strcpy 接收兩個(gè)字符串參數(shù)，并將參數(shù) src 字符串復(fù)制到 dst 參數(shù)。使用 strcpy 函數(shù)時(shí)需要注意的是，必須保證目標(biāo)字符數(shù)組 dst 的長(zhǎng)度足夠存放源字符數(shù)組 src 的內(nèi)容。如果 src 比 dst 長(zhǎng)，則 src 剩余部分的字符仍會(huì)被復(fù)制，而且它們會(huì)覆蓋 dst 后面的內(nèi)存空間的值，如果這除內(nèi)存空間原本就存放有值，則會(huì)導(dǎo)致原本的數(shù)據(jù)丟失，這樣會(huì)造成很嚴(yán)重的后果。為了解決這個(gè)問(wèn)題， C 語(yǔ)言中提供了一種更為安全的方式來(lái)進(jìn)行字符串復(fù)制操作——strncpy 函數(shù)：

char?*strncpy(char?*dst?,?char?const?*src?,?size_t?len);

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strncpy 函數(shù)有三個(gè)參數(shù)，與 strcpy 函數(shù)一樣，它也是將 src 字符串中的字符復(fù)制到目標(biāo)數(shù)組 dst 中去，但是 strncpy 函數(shù)提供的第三個(gè)參數(shù) len 規(guī)定了可以向 dst 中寫(xiě)入的字符的個(gè)數(shù)：

1）如果 strlen(src) > len，則只有 len 個(gè)字符被復(fù)制到 dst 中去，此時(shí) dst 將不會(huì)以 NUL 字節(jié)結(jié)尾（也就是說(shuō)，strncpy 調(diào)用的結(jié)果可能不是一個(gè)字符串）；

2）如果 strlen(src) < len，則 src 中的字符全被復(fù)制到 dst 中去，dst 中剩余的部分用 NUL 填充。

四、連接字符串

C 語(yǔ)言中使用庫(kù)函數(shù) strcat 來(lái)連接兩個(gè)字符串：

char?*strcat(char?*dst,char?const?*src);

函數(shù) strcat 將參數(shù) src 字符串連接到參數(shù) dst 字符串的后面。與 strcpy 函數(shù)一個(gè)同樣的問(wèn)題是，必須保證 dst 的剩余空間足夠存放下 src 整個(gè)字符串。C 語(yǔ)言中提供了 strncat 函數(shù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題：?

char?*strncat(char?*dst?,?char?const?*src?,?size_t?len);

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strncat 函數(shù)從 src 中最多復(fù)制 len 個(gè)字符到目標(biāo)數(shù)組 dst 后面，并且，strncat 總是在結(jié)果字符串后面添加一個(gè) NUL 字節(jié)，而且不會(huì)像 strncpy 函數(shù)那樣對(duì) dst 剩余的空間用 NUL 進(jìn)行填充。

五、字符串比較

C 語(yǔ)言中使用庫(kù)函數(shù) strcmp 來(lái)進(jìn)行字符串比較。strcmp 函數(shù)會(huì)對(duì)被比較的兩個(gè)字符串進(jìn)行逐字符地比較，直到發(fā)現(xiàn)不匹配為止：最先不匹配的字符中較小的那個(gè)字符所對(duì)應(yīng)的字符串即被認(rèn)為小于另一個(gè)字符串；如果兩者所有字符都匹配，則認(rèn)為這兩個(gè)字符串相等；

int?strcmp(char?const?*s1?,?char?sonst?*s2);

該函數(shù)的返回值如下：

1）s1 小于 s2，返回一個(gè)負(fù)值；

2）s1 等于 s2，返回 0；

3）s1 大于 s2，返回一個(gè)正值。

char?*strncmp(char?const?*s1?,?char?const?*s2?,?size_t?len);

可以使用 strncmp 函數(shù)限定比較的字符的個(gè)數(shù)，返回值與 strcmp 一樣，但是只針對(duì)前 len 個(gè)字符進(jìn)行比較。

六、字符串的查找

6.1 查找一個(gè)字符

可以使用 strchr 函數(shù)或 strrchr 函數(shù)來(lái)在一個(gè)字符串中查找一個(gè)特定的字符：

char?*strchr(char?const?*str,int?ch);　　　　//?int?ch?是字符的ASCII碼值
char?*strrchr(char?const?*str,int?ch);

函數(shù) strchr 在字符串 str 中查找字符 ch 第一次出現(xiàn)的位置，并返回一個(gè)指向該位置的指針；如果沒(méi)有找到相應(yīng)的字符，則返回一個(gè) NULL 指針。函數(shù) strrchr 在字符串中查找字符 ch 最后一次出現(xiàn)的位置，并返回指向該位置的指針。

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6.2 查找任意幾個(gè)字符

可以使用 strpbrk 函數(shù)來(lái)查找任何一組字符第一次在字符串中出現(xiàn)的位置：

char?*strpbrk(char?const?*str?,?char?const?*group);

這個(gè)函數(shù)返回一個(gè)指向字符串 str 中第一個(gè)匹配 group 中任何一個(gè)字符的字符位置，如果沒(méi)有匹配到，則返回一個(gè) NULL 指針。?

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6.3 查找一個(gè)子串

可以使用 strstr 函數(shù)來(lái)在一個(gè)字符串中查找一個(gè)子串：

char?*strstr(char?const?*str1?,?char?const?*str2);

這個(gè)函數(shù)在 str1 中查找整個(gè)字符串 str2 第一次出現(xiàn)的起始位置，并返回一個(gè)指向該位置的指針；如果 str2 并沒(méi)有完整的出現(xiàn)在 str1 中，則函數(shù)將返回一個(gè) NULL 指針；如果 str2 是一個(gè)空字符串，則返回str1.

參考資料

《C和指針》

《C程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 第二版》