string.h

string.h主要定义了字符串处理函数和内存操作函数。

字符串处理函数

以下字符串处理函数，详见《字符串》一章。

  • strcpy()：复制字符串。
  • strncpy()：复制字符串，有长度限制。
  • strcat()：连接两个字符串。
  • strncat()：连接两个字符串，有长度限制。
  • strcmp()：比较两个字符串。
  • strncmp()：比较两个字符串，有长度限制。
  • strlen()：返回字符串的字节数。

strchr()，strrchr()

strchr()和strrchr()都用于在字符串中查找指定字符。不同之处是，strchr()从字符串开头开始查找，strrchr()从字符串结尾开始查找，函数名里面多出来的那个r表示 reverse（反向）。

char* strchr(char* str, int c);
char* strrchr(char *str, int c);

它们都接受两个参数，第一个参数是字符串指针，第二个参数是所要查找的字符。

一旦找到该字符，它们就会停止查找，并返回指向该字符的指针。如果没有找到，则返回 NULL。

下面是一个例子。

char *str = "Hello, world!";
char *p;

p = strchr(str, ',');  // p 指向逗号的位置
p = strrchr(str, 'o'); // p 指向 world 里面 o 的位置

strspn()，strcspn()

strspn()用来查找属于指定字符集的字符串长度，strcspn()正好相反，用来查找不属于指定字符集的字符串长度。

size_t strspn(char* str, const char* accept);
size_t strcspn(char *str, const char *reject);

这两个函数接受两个参数，第一个参数是源字符串，第二个参数是由指定字符组成的字符串。

strspn()从第一个参数的开头开始查找，一旦发现第一个不属于指定字符集范围的字符，就停止查找，返回到目前为止的字符串长度。如果始终没有不在指定字符集的字符，则返回第一个参数字符串的长度。

strcspn()则是一旦发现第一个属于指定字符集范围的字符，就停止查找，返回到目前为止的字符串长度。如果始终没有发现指定字符集的字符，则返回第一个参数字符串的长度。

char str[] = "hello world";
int n;

n = strspn(str1, "aeiou");
printf("%d\n", n);  // n == 0

n = strcspn(str1, "aeiou");
printf("%d\n", n); // n == 1

上面示例中，第一个n等于0，因为0号位置的字符h就不属于指定字符集aeiou，可以理解为开头有0个字符属于指定字符集。第二个n等于1，因为1号位置的字符e属于指定字符集aeiou，可以理解为开头有1个字符不属于指定字符集。

strpbrk()

strpbrk()在字符串中搜索指定字符集的任一个字符。

char* strpbrk(const char* s1, const char* s2);

它接受两个参数，第一个参数是源字符串，第二个参数是由指定字符组成的字符串。

它返回一个指向第一个匹配字符的指针，如果未找到匹配字符，则返回 NULL。

char* s1 = "Hello, world!";
char* s2 = "dow!";

char* p = strpbrk(s1, s2);

printf("%s\n", p);  // "o, world!"

上面示例中，指定字符集是“dow!”，那么s1里面第一个匹配字符是“Hello”的“o”，所以指针p指向这个字符。输出的话，就会输出从这个字符直到字符串末尾的“o, world!”。

strstr()

strstr()在一个字符串里面，查找另一个字符串。

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

它接受两个参数，第一个参数是源字符串，第二个参数是所要查找的子字符串。

如果匹配成功，就返回一个指针，指向源字符串里面的子字符串。如果匹配失败，就返回 NULL，表示无法找到子字符串。

char* str = "The quick brown fox jumped over the lazy dogs.";
char* p = strstr(str, "lazy");

printf("%s\n", p == NULL ? "null": p); // "lazy dogs."

上面示例中，strstr()用来在源字符串str里面，查找子字符串lazy。从返回的指针到字符串结尾，就是“lazy dogs.”。

strtok()

strtok()用来将一个字符串按照指定的分隔符（delimiter），分解成一系列词元（tokens）。

char* strtok(char* str, const char* delim);

它接受两个参数，第一个参数是待拆分的字符串，第二个参数是指定的分隔符。

它返回一个指针，指向分解出来的第一个词元，并将词元结束之处的分隔符替换成字符串结尾标志\0。如果没有待分解的词元，它返回 NULL。

如果要遍历所有词元，就必须循环调用，参考下面的例子。

strtok()的第一个参数如果是 NULL，则表示从上一次strtok()分解结束的位置，继续往下分解。

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

int main(void) {
  char string[] = "This is a sentence with 7 tokens";
  char* tokenPtr = strtok(string, " ");

  while (tokenPtr != NULL) {
    printf("%s\n", tokenPtr);
    tokenPtr = strtok(NULL, " ");
  }
}

上面示例将源字符串按照空格，分解词元。它的输出结果如下。

This
is
a
sentence
with
7
tokens

注意，strtok()会修改原始字符串，将所有分隔符都替换成字符串结尾符号\0。因此，最好生成一个原始字符串的拷贝，然后再对这个拷贝执行strtok()。

strcoll()

strcoll()用于比较两个启用了本地化设置的字符串，用法基本与strcmp()相同。

int strcoll(const char *s1, const char *s2);

请看下面的示例。

setlocale(LC_ALL, "");

// 报告 é > f
printf("%d\n", strcmp("é", "f"));  

// 报告 é < f
printf("%d\n", strcoll("é", "f"));

上面示例比较带重音符号的é与f，strcmp()会返回é大于f，而strcoll()就会正确识别é排在f前面，所以小于f。注意，在比较之前，需要使用setlocale(LC_ALL, "")，启用本地化设置。

strxfrm()

strxfrm()将一个本地化字符串转成可以使用strcmp()进行比较的形式，相当于strcoll()内部的第一部分操作。

size_t strxfrm(
  char * restrict s1, 
  const char * restrict s2, 
  size_t n
);

它接受三个参数，将第二个参数s2转为可以使用strcmp()比较的形式，并将结果存入第一个参数s1。第三个参数n用来限定写入的字符数，防止超出s1的边界。

它返回转换后的字符串长度，不包括结尾的终止符。

如果第一个参数是 NULL，第三个参数是0，则不进行实际的转换，只返回转换后所需的字符串长度。

下面的示例是用这个函数自己实现一个strcoll()。

int my_strcoll(char* s1, char* s2) {
  int len1 = strxfrm(NULL, s1, 0) + 1;
  int len2 = strxfrm(NULL, s2, 0) + 1;

  char *d1 = malloc(len1);
  char *d2 = malloc(len2);

  strxfrm(d1, s1, len1);
  strxfrm(d2, s2, len2);

  int result = strcmp(d1, d2);

  free(d2);
  free(d1);

  return result;
}

上面示例中，先为两个进行比较的本地化字符串，分配转换后的存储空间，使用strxfrm()将它们转为可比较的形式，再用strcmp()进行比较。

strerror()

strerror()函数返回特定错误的说明字符串。

char *strerror(int errornum);

它的参数是错误的编号，由errno.h定义。返回值是一个指向说明字符串的指针。

// 输出 No such file or directory
printf("%s\n", strerror(2));

上面示例输出2号错误的说明字符“No such file or directory“。

下面的例子是自定义报错信息。

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

int main(void) {
  FILE* fp = fopen("NONEXISTENT_FILE.TXT", "r");

  if (fp == NULL) {
    char* errmsg = strerror(errno);
    printf("Error %d opening file: %s\n", errno, errmsg);
  }
}

上面示例中，通过strerror(errno)拿到当前的默认报错信息，其中errno是errno.h定义的宏，表示当前的报错编号。然后，再输出一条自定义的报错信息。

内存操作函数

以下内存操作函数，详见《内存管理》一章。

  • memcpy()：内存复制函数。
  • memmove()：内存复制函数（允许重叠）。
  • memcmp()：比较两个内存区域。

memchr()

memchr()用于在内存区域中查找指定字符。

void* memchr(const void* s, int c, size_t n);

它接受三个参数，第一个参数是内存区域的指针，第二个参数是所要查找的字符，第三个参数是内存区域的字节长度。

一旦找到，它就会停止查找，并返回指向该位置的指针。如果直到检查完指定的字节数，依然没有发现指定字符，则返回 NULL。

下面是一个例子。

char *str = "Hello, world!";
char *p;

p = memchr(str, '!', 13); // p 指向感叹号的位置

memset()

memset()将一段内存全部格式化为指定值。

void* memset(void* s, int c, size_t n);

它的第一个参数是一个指针，指向内存区域的开始位置，第二个参数是待写入的字符值，第三个参数是一个整数，表示需要格式化的字节数。它返回第一个参数（指针）。

memset(p, ' ', N);

上面示例中，p 是一个指针，指向一个长度为 N 个字节的内存区域。memset()将该块内存区域的每个字节，都改写为空格字符。

下面是另一个例子。

char string1[15] = "BBBBBBBBBBBBBB";

// 输出 bbbbbbbBBBBBBB
printf("%s\n", (char*) memset(string1, 'b', 7));

memset()的一个重要用途，就是将数组成员全部初始化为0。

memset(arr, 0, sizeof(arr));

下面是将 Struct 结构都初始化为0的例子。

struct banana {
  float ripeness;
  char *peel_color;
  int grams;
};

struct banana b;

memset(&b, 0, sizeof b);

b.ripeness == 0.0;     // True
b.peel_color == NULL;  // True
b.grams == 0;          // True

上面示例，将 Struct banana 的实例 b 的所有属性都初始化为0。

其他函数

void* memset(void* a, int c, size_t n);

size_t strlen(const char* s);

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