C语言基础：（十七）字符函数和字符串函数

_OP_CHEN

发布于 2026-01-14 09:22:51

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文章被收录于专栏：C++C++

前言

在C语言中，字符函数和字符串函数是标准库的重要组成部分，用于高效处理字符数据和字符串操作。字符函数（如isalpha()、isdigit()、toupper()等）主要用于单个字符的检查和转换，而字符串函数（如strcpy()、strcat()、strlen()等）则提供字符串的复制、连接、比较及长度计算等功能。这些函数通过<ctype.h>和<string.h>头文件引入，帮助开发者简化常见的文本处理任务，同时需要注意缓冲区溢出等安全性问题。理解这些函数的用法及其底层实现机制，能显著提升代码的效率和可维护性。下面就让我们正式开始学习吧！

一、字符分类函数

在C语言中有一系列的函数是专门用来做字符分类的，也就是判断一个字符是属于什么类型的字符。要使用这些函数，都需要包含一个头文件：ctype.h。字符分类函数如下所示：

这些函数的使用方法其实是非常类似的，接下来我们就讲解一个函数，其他的类比即可：

int islower ( int c );

islower 函数能够判断参数部分的c是否是小写字母。它通过返回值来说明是否是小写字母，如果是就返回一个非0的整数，如果不是小写字母就返回0。

下面我们来看一个练习：

写一个代码，将字符串中的小写字母转成大写，其他字符保持不变。

代码如下所示：

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main ()
{
    int i = 0;
    char str[] = "Test String.\n";
    char c;
    while (str[i])
    {
        c = str[i];
        if (islower(c))
            c -= 32;
        putchar(c);
        i++;
    } 
    return 0;
}

二、字符转换函数

在C语言中提供了2个字符转换函数，如下所示：

int tolower ( int c ); //将参数传进去的⼤写字⺟转⼩写
int toupper ( int c ); //将参数传进去的⼩写字⺟转⼤写

在上面的代码中，我们实现大写转小写，是-32完成的效果，有了转换函数，就可以直接用 tolower函数解决了。如下所示：

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main ()
{
    int i = 0;
    char str[] = "Test String.\n";
    char c;
    while (str[i])
    {
        c = str[i];
        if (islower(c))
            c = toupper(c);
        putchar(c);
        i++;
    }
    return 0;
}

三、strlen的使用和模拟实现

strlen函数的原型如下：

size_t strlen ( const char * str );

字符串以 '\0' 作为结束标志，strlen函数返回的是在字符中 '\0' 前面出现的字符个数（不包括 '\0' ）。
参数指向的字符串必须要以 '\0' 结束。
注意函数的返回值为size_t，是无符号的（*易错）。
strlen的使用需要包含头文件<string.h>
学会strlen函数的模拟实现

strlen使用的示例代码如下：

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

int main()
{
    const char* str1 = "abcdef";
    const char* str2 = "bbb";
    if(strlen(str2)-strlen(str1)>0)
    {
        printf("str2>str1\n");
    } 
    else
    {
        printf("srt1>str2\n");
    } 
    return 0;
}

下面为大家介绍strlen的模拟实现：

方式一：计数器方式

int my_strlen(const char * str)
{
    int count = 0;
    assert(str);
    while(*str)
    {
        count++;
        str++;
    } 
    return count;
}

方式二：不创建临时计数器

int my_strlen(const char * str)
{
    assert(str);
    if(*str == '\0')
        return 0;
    else
        return 1+my_strlen(str+1);
}

方式三：指针-指针的方式

int my_strlen(char *s)
{
    assert(str);
    char *p = s;
    while(*p != '\0' )
        p++;
    return p-s;
}

四、strcpy的使用和模拟实现

strcpy是 C 语言标准库中的一个字符串操作函数，用于将一个字符串复制到另一个字符串中。它能将source指向的字符串（包括终止的空字符 '\0'）复制到destination指向的字符数组中。

strcpy函数的函数原型：

char* strcpy(char * destination, const char * source );

源字符串必须以 '\0' 结束。
会将源字符串中的 '\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。
目标空间必须是可修改的。
学会模拟实现strcpy函数

strcpy函数的模拟实现如下：

//模拟实现strcpy函数的逻辑：
//1.参数顺序
//2.函数的功能，停⽌条件
//3.assert
//4.const修饰指针
//5.函数返回值
//6.题⽬出⾃《⾼质量C/C++编程》书籍最后的试题部分
char* my_strcpy(char *dest, const char*src)
{
    char *ret = dest;
    assert(dest != NULL);
    assert(src != NULL);

    while((*dest++ = *src++))
    {
        ;
    } 
    return ret;
}

五、strcat的使用和模拟实现

strcat函数是 C 语言标准库中的一个字符串操作函数，用于将一个字符串（源字符串）追加到另一个字符串（目标字符串）的末尾。它能将src指向的字符串（包括终止的空字符 '\0'）追加到dest指向的字符串末尾。

strcat函数的原型如下：

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

strcat函数的使用需具备以下要求：

源字符串必须以 '\0' 结束。
目标字符串中也得有 \0 ，否则没法知道追加从哪里开始。
目标空间必须有足够大的空间，使其能容纳下源字符的内容。
目标空间必须可以修改。
如何实现字符串自己给自己追加？

strcat函数的模拟实现如下：

char *my_strcat(char *dest, const char* src)
{
    char *ret = dest;
    assert(dest != NULL);
    assert(src != NULL);
    while(*dest)
    {
        dest++;
    }
    while((*dest++ = *src++))
    {
        ;
    }
    return ret;
}

六、strcmp的使用和模拟实现

strcmp是 C 语言标准库中的一个字符串比较函数，用于按字典顺序比较两个字符串。

函数原型如下：

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

C语言标准规定：

第⼀个字符串⼤于第⼆个字符串，则返回⼤于0的数字；
第⼀个字符串等于第⼆个字符串，则返回0；
第⼀个字符串⼩于第⼆个字符串，则返回⼩于0的数字；
判断两个字符串 —— 比较两个字符串中对应位置上字符ASCII码值的大小。

strcmp函数的模拟实现：

int my_strcmp (const char * str1, const char * str2)
{
    int ret = 0 ;
    assert(str1 != NULL);
    assert(str2 != NULL);
    while(*str1 == *str2)
    {
        if(*str1 == '\0')
            return 0;
        str1++;
        str2++;
    } 
    return *str1-*str2;
}

七、strncpy函数的使用

strncpy函数能拷贝n个字符从源字符串到目标空间。如果源字符串的长度小于num，则拷贝完源字符串之后，在目标的后边追加0，直到num个。

strncpy函数的原型如下：

char * strncpy ( char * destination, const char * source, size_t num );

八、strncat函数的使用：

char * strncat ( char * destination, const char * source, size_t num );

strncpy函数能将source指向字符串的前num个字符追加到destination指向的字符串末尾，再追加一个 \0 字符。如果source指向的字符串的长度小于num，则只会将字符串中一直到 \0 的内容追加到destination指向的字符串末尾。

演示代码如下：

/* strncat example */
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main ()
{
    char str1[20];
    char str2[20];
    strcpy (str1,"To be ");
    strcpy (str2,"or not to be");
    strncat (str1, str2, 6);
    printf("%s\n", str1);
    return 0;
}

九、strncmp函数的使用

strncmp函数能比较str1和str2的前num个字符，如果相等就继续往后比较，最多比较num个字母。如果提前发现不一样，那就提前结束，大的字符所在的字符串大于另外一个。如果num个字符都相等，那就返回0。返回值可以参照下表：

函数原型如下：

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

十、strstr的使用和模拟实现

strstr是 C 语言标准库中的一个字符串查找函数，用于在一个字符串（主字符串）中查找另一个字符串（子字符串）的首次出现位置。函数原型如下：

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

strstr函数返回的是字符串str2在字符串str1中第一次出现的位置。字符串的比较匹配不包含 \0 字符，以 \0 作为结束标志。

示例代码如下：

/* strstr example */
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main ()
{
    char str[] ="This is a simple string";
    char * pch;
    pch = strstr (str,"simple");
    strncpy (pch,"sample",6);
    printf("%s\n", str);
    return 0;
}

strstr函数的模拟实现如下：

char * strstr (const char * str1, const char * str2)
{
    char *cp = (char *) str1;
    char *s1, *s2;

    if ( !*str2 )
        return((char *)str1);

    while (*cp)
    {
        s1 = cp;
        s2 = (char *) str2;
        while ( *s1 && *s2 && !(*s1-*s2) )
        s1++, s2++;
        if (!*s2)
            return(cp);

        cp++;
    } 
    return(NULL);
}

十一、strtok函数的使用

strtok函数是 C 语言标准库中的一个字符串分割函数，用于将字符串按照指定的分隔符拆分成多个子字符串（token）。函数原型如下：

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

sep参数指向了一个字符串，定义了用作分隔符的字符集合。
第一个参数指定了一个字符串，它包含了0个或者多个由sep字符串中一个或者多个分隔符分割的标记。
strtok函数找到str中的下一个标记，并将其用 \0 结尾，返回一个指向这个标记的指针。（注：strtok函数会改变被操作的字符串，所以被strtok函数切分的字符串一般都是临时拷贝的内容，并且可以修改）
strtok函数的第一个参数不为NULL，函数将找到str中的第一个标记，strtok函数将保存它在字符串中的位置。
strtok函数的第一个参数为NULL，函数将在同一个字符串中被保存的位置开始，查找下一个标记。
如果字符串中不存在更多的标记，则返回NULL指针。

代码示例如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    char arr[] = "192.168.6.111";
    char* sep = ".";
    char* str = NULL;
    for (str = strtok(arr, sep); str != NULL; str = strtok(NULL, sep))
    {
        printf("%s\n", str);
    } 
    return 0;
}

十二、strerror函数的使用

strerror是 C 标准库（<string.h>）中的一个函数，用于将错误码（errno）转换为对应的可读错误信息字符串。strerror 函数可以把参数部分错误码对应的错误信息的字符串地址返回来。

函数原型如下：

char* strerror ( int errnum );

在不同的系统和C语言标准库的实现中都规定了一些错误码，一般是放在errno.h这个头文件中说明的，C语言程序启动的时候就会使用一个全局的变量errno来记录程序的当前错误码，只不过程序启动的时候errno是0，表示没有错误，当我们在使用标准库中的函数的时候发生了某种错误，就会将对应的错误码存放在errno中，而一个错误码的数字是整数很难理解是什么意思，所以每一个错误码都是有着对应的错误信息的。strerror函数就可以将对应的错误信息字符串的地址返回。代码示例如下：

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

//我们打印⼀下0~10这些错误码对应的信息
int main()
{
    int i = 0;
    for (i = 0; i <= 10; i++) {
        printf("%s\n", strerror(i));
    }
    return 0;
}

上述代码在Windows11 + VS2022环境下的输出结果如下所示：

No error
Operation not permitted
No such file or directory
No such process
Interrupted function call
Input/output error
No such device or address
Arg list too long
Exec format error
Bad file descriptor
No child processes

我们再利用文件的读写操作来举个例子：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main ()
{
    FILE * pFile;
    pFile = fopen ("unexist.ent","r");
    if (pFile == NULL)
        printf ("Error opening file unexist.ent: %s\n", strerror(errno));
    return 0;
}

输出结果如下：

Error opening file unexist.ent: No such file or directory

我们也可以了解一下perror函数，perror函数相当于一次将上述代码的第九行（printf那一行）完成了，直接将错误信息打印了出来。perror函数打印完参数部分的字符串之后，再打印一个冒号和一个空格，再打印错误信息。perror函数的示例如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main ()
{
    FILE * pFile;
    pFile = fopen ("unexist.ent","r");
    if (pFile == NULL)
        perror("Error opening file unexist.ent");
    return 0;
}

输出结果如下：

Error opening file unexist.ent: No such file or directory

总结

以上就是本期博客的全部内容啦！不知道在看完本期博客之后，大家对C语言中的字符函数和字符串函数有没有更深的了解呢？如果有的话还请点赞收藏关注一键三连哦~~~

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原始发表：2025-08-18，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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