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(C语言篇)处理字符串的四个基础函数

news 2025/5/20 16:53:38

`strlen`、`strcpy`、`strcat`、`strcmp`使用以及注意事项

在C语言中，strlen、strcpy、strcat、strcmp是处理字符串的四个基础函数，都在<string.h>头文件中声明。下面为你详细介绍它们的功能、用法和注意事项。

1. `strlen` - 计算字符串长度

函数原型：

size_t strlen(const char *s);

功能：计算字符串s的有效长度（不包含终止符'\0'）。
示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {char str[] = "Hello";printf("长度: %zu\n", strlen(str));  // 输出: 5printf("sizeof: %zu\n", sizeof(str)); // 输出: 6（包含'\0'）return 0;
}

注意点：

字符串必须以'\0'结尾，否则会导致越界访问。
返回值类型是size_t（无符号整数），进行减法运算时要特别注意溢出问题。

2. `strcpy` - 复制字符串

函数原型：

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

功能：把src字符串（包含'\0'）复制到dest。
示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {char src[] = "Hello";char dest[10];strcpy(dest, src);printf("复制结果: %s\n", dest);  // 输出: Helloreturn 0;
}

注意点：

dest必须有足够的空间，否则会引发缓冲区溢出。
会覆盖dest原有的内容。

建议使用更安全的strncpy，但要手动添加'\0'：

strncpy(dest, src, sizeof(dest) - 1);
dest[sizeof(dest) - 1] = '\0';  // 确保以'\0'结尾

3. `strcat` - 连接字符串

函数原型：

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

功能：将src字符串（包含'\0'）追加到dest的末尾。
示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {char dest[20] = "Hello";char src[] = " World";strcat(dest, src);printf("连接结果: %s\n", dest);  // 输出: Hello Worldreturn 0;
}

注意点：

dest必须有足够的空间容纳src，否则会导致缓冲区溢出。
dest必须是一个已经以'\0'结尾的字符串。

建议使用更安全的strncat：

strncat(dest, src, sizeof(dest) - strlen(dest) - 1);

4. `strcmp` - 比较字符串

函数原型：

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

功能：按字典序比较s1和s2，返回值规则如下：

若s1 < s2，返回负数（通常是-1，但标准未明确规定具体值）。
若s1 == s2，返回0。
若s1 > s2，返回正数（通常是1，但标准未明确规定具体值）。
示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {char s1[] = "apple";char s2[] = "banana";if (strcmp(s1, s2) < 0) {printf("%s 在 %s 之前\n", s1, s2);  // 输出: apple 在 banana 之前}return 0;
}

注意点：

比较的是字符的ASCII值（或当前字符集的编码值）。
常用于字符串排序或判断字符串是否相等（返回0表示相等）。
大小写会影响比较结果，例如"Apple"和"apple"是不同的。

安全替代函数

为避免缓冲区溢出，建议优先使用以下更安全的函数：

原函数	安全替代函数	区别
`strcpy`	`strncpy`	需要手动添加`'\0'`
`strcat`	`strncat`	自动追加`'\0'`，但需指定最大追加长度
-	`snprintf`	可替代`strcpy`和`strcat`，更安全

总结

函数	功能	返回值	关键风险
`strlen(s)`	计算字符串`s`的长度	`size_t`类型的长度值	字符串未以`'\0'`结尾会导致越界
`strcpy(dest, src)`	复制`src`到`dest`	`dest`的指针	可能引发缓冲区溢出
`strcat(dest, src)`	将`src`追加到`dest`末尾	`dest`的指针	可能引发缓冲区溢出
`strcmp(s1, s2)`	比较`s1`和`s2`	整数（<0、0、>0）	-

手动实现：

#include <stddef.h>  // 提供size_t类型定义/* 计算字符串长度（不包含终止符'\0'） */
size_t strlen(const char *s) {const char *p = s;while (*p != '\0') {  // 遍历直到遇到字符串结束符p++;}return p - s;  // 指针相减得到字符数量
}/* 复制字符串src到dest（包含终止符'\0'） */
char *strcpy(char *dest, const char *src) {char *original_dest = dest;  // 保存原始指针用于返回while ((*dest++ = *src++) != '\0');  // 复制每个字符直到遇到'\0'return original_dest;  // 返回目标字符串起始地址
}/* 将字符串src追加到dest末尾（覆盖dest的终止符） */
char *strcat(char *dest, const char *src) {char *original_dest = dest;// 定位到dest的终止符位置while (*dest != '\0') {dest++;}// 从dest的终止符位置开始复制srcwhile ((*dest++ = *src++) != '\0');return original_dest;  // 返回目标字符串起始地址
}/* 按字典序比较两个字符串 */
int strcmp(const char *s1, const char *s2) {while (*s1 == *s2) {  // 比较相同位置的字符if (*s1 == '\0') {  // 如果同时到达终止符，说明字符串相等return 0;}s1++;s2++;}// 返回第一个不相等字符的差值（ASCII码差值）return (unsigned char)*s1 - (unsigned char)*s2;
}

strlen：
- 使用指针遍历字符串，直到遇到 '\0'
- 通过指针减法计算字符数量
- 返回类型为 size_t（无符号整数）
strcpy：
- 使用后置递增运算符同时移动指针和赋值
- 循环条件包含赋值操作，自动处理终止符 '\0'
- 返回原始目标指针以便链式调用
strcat：
- 先定位到 dest 的终止符位置
- 从终止符位置开始复制 src 内容（包含终止符）
- 不检查 dest 空间是否足够，需调用者确保
strcmp：
- 逐字符比较直到发现差异或结束
- 返回值为第一个不相等字符的差值
- 使用 unsigned char 转换避免符号扩展导致的比较错误