C 语言部分字符字符串函数与内存函数库函数

函数组核心差异适用场景strcpy 无长度限制（不安全），strncpy 有长度限制字符串拷贝，优先用 strncpy 保证安全strcat 无长度限制（不安全），strncat 有长度限制字符串追加，优先用 strncatmemcpy 不支持重叠，memmove 支持重叠内存拷贝，有重叠用 memmove，否则均可strcmp 全量比较，strncmp 部分比较全量比较用 strcmp，部分比较

CSKL537

637人浏览 · 2026-01-20 11:14:08

CSKL537 · 2026-01-20 11:14:08 发布

一、字符函数：专注单个字符的分类与转换

字符函数主要处理单个字符的属性判断和大小写转换，使用前需包含头文件 <ctype.h>。

1. 字符分类函数：判断字符属性

这类函数的参数是字符（本质是 ASCII 码值，接收int类型），返回非 0 值表示 “符合条件”，返回 0 表示 “不符合”。常用函数及功能如下：

函数名	功能描述
`islower`	判断字符是否为小写字母（a-z）
`isupper`	判断字符是否为大写字母（A-Z）
`isdigit`	判断字符是否为十进制数字（0-9）
`isalpha`	判断字符是否为字母（a-z 或 A-Z）
`isalnum`	判断字符是否为字母或数字（a-z、A-Z、0-9）
`isspace`	判断字符是否为空白字符（空格、换行 \n、制表符 \t 等）
`ispunct`	判断字符是否为标点符号（非字母、非数字的可打印图形字符）

使用示例：将字符串中的小写字母转为大写，其他字符不变

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
int main() {
    char str[] = "Test String. 123!";
    int i = 0;
    while (str[i]) {
        if (islower(str[i])) { // 判断是否为小写字母
            str[i] = toupper(str[i]); // 转为大写
        }
        putchar(str[i]);
        i++;
    }
    // 输出：TEST STRING. 123!
    return 0;
}

2. 字符转换函数：大小写互转

int toupper(int c)：将小写字母转为大写，非小写字母返回原字符；
int tolower(int c)：将大写字母转为小写，非大写字母返回原字符。

核心注意：函数参数接收int类型（实际是字符的 ASCII 码），返回值也是 ASCII 码，需赋值给字符变量使用。

二、字符串函数：处理字符串的核心工具

字符串函数专注于字符串的长度计算、拷贝、追加、比较、查找、分割等操作，使用前需包含头文件 <string.h>。

1. 字符串长度计算：strlen

功能：统计字符串中'\0'之前的字符个数（不包含'\0'）；
原型：size_t strlen(const char *str)；
参数：str指向待统计的字符串（必须以'\0'结束）；
返回值：size_t（无符号整数），表示字符串长度；
关键注意：
1. 字符串必须以'\0'结尾，否则会越界查找，结果不确定；
2. 返回值是无符号数，比较时需注意（如strlen("a") - strlen("abc")结果是无符号的大正数，而非 - 2）。

模拟实现思路（3 种常用方式）：

计数器法：遍历字符串，遇到'\0'停止，统计次数；
递归法：递归遍历，直到'\0'返回 0，否则返回1 + 递归结果；
指针 - 指针法：用两个指针，一个指向字符串首，一个遍历到'\0'，返回两指针差值。

2. 字符串拷贝：strcpy vs strncpy

（1）strcpy（不安全版本）

功能：将源字符串（包含'\0'）完整拷贝到目标空间；
原型：char *strcpy(char *destination, const char *source)；
注意事项：
1. 源字符串必须以'\0'结束，否则拷贝会越界；
2. 目标空间必须足够大，能容纳源字符串（含'\0'）；
3. 目标空间必须可修改（不能是字符串常量，如char *dest = "abc"）；
4. 返回目标空间起始地址，支持链式调用。

（2）strncpy（安全版本）

功能：最多拷贝num个字符到目标空间，解决 strcpy 的越界问题；
原型：char *strncpy(char *destination, const char *source, size_t num)；
核心差异：
1. 多了num参数，指定最大拷贝长度；
2. 源字符串无需以'\0'结束，拷贝num个字符后停止；
3. 若源字符串长度小于num，剩余部分会填充'\0'。

3. 字符串追加：strcat vs strncat

（1）strcat（不安全版本）

功能：将源字符串追加到目标字符串末尾（覆盖目标字符串的'\0'，并在末尾加'\0'）；
原型：char *strcat(char *destination, const char *source)；
注意事项：
1. 源字符串必须以'\0'结束，目标字符串也需有'\0'（确定追加起始位置）；
2. 目标空间必须足够大，容纳原目标字符串 + 源字符串（含'\0'）。

（2）strncat（安全版本）

功能：最多追加num个字符到目标字符串，自动在末尾加'\0'；
原型：char *strncat(char *destination, const char *source, size_t num)；
优势：指定追加长度，避免越界，更灵活安全。

4. 字符串比较：strcmp vs strncmp

（1）strcmp（全量比较）

功能：从字符串第一个字符开始，按 ASCII 码值逐字符比较，直到遇到不同字符或'\0'；
原型：int strcmp(const char *str1, const char *str2)；
返回值：
- 大于 0：str1 大于 str2（第一个不同字符的 ASCII 码差值）；
- 等于 0：str1 与 str2 完全相等；
- 小于 0：str1 小于 str2。

（2）strncmp（部分比较）

功能：最多比较num个字符，解决 strcmp 全量比较的冗余问题；
原型：int strncmp(const char *str1, const char *str2, size_t num)；
适用场景：只需比较字符串前 n 个字符（如判断文件后缀名、版本号前缀等）。

5. 字符串查找：strstr

功能：在字符串str1中查找子字符串str2第一次出现的位置；
原型：char *strstr(const char *str1, const char *str2)；
返回值：
- 找到：返回子字符串首次出现的起始地址；
- 未找到：返回NULL；
特殊情况：若str2为空字符串，直接返回str1。

6. 字符串分割：strtok

功能：按指定分隔符分割字符串（会修改原始字符串）；
原型：char *strtok(char *str, const char *delim)；
参数说明：
1. 首次调用：str传入待分割字符串；后续调用：str传入NULL，表示继续分割同一个字符串；
2. delim是分隔符集合（每个字符都是独立分隔符）；
注意事项：
1. 会修改原始字符串，将分隔符替换为'\0'，需保留原字符串时先拷贝；
2. 多个连续分隔符视为单个分隔符，不会返回空字符串；
3. 分割完成后返回NULL。

使用示例：分割 IP 地址192.168.6.111

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char arr[] = "192.168.6.111";
    char buf[30];
    strcpy(buf, arr); // 拷贝原字符串，避免修改
    const char *sep = ".";
    char *str = strtok(buf, sep);
    while (str != NULL) {
        printf("%s\n", str);
        str = strtok(NULL, sep); // 后续调用传入NULL
    }
    // 输出：192、168、6、111
    return 0;
}

7. 错误信息获取：strerror

功能：将错误码（errno）转换为对应的错误信息字符串；
原型：char *strerror(int errnum)；
使用场景：库函数调用失败时（如fopen打开不存在的文件），通过errno获取错误码，再用strerror获取可读错误信息；
辅助函数：perror(const char *str)，直接打印错误信息（先打印str，再打印冒号 + 空格 + 错误信息）。

使用示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main() {
    FILE *pFile = fopen("nonexist.txt", "r"); // 打开不存在的文件
    if (pFile == NULL) {
        printf("strerror: %s\n", strerror(errno)); // 输出错误信息
        perror("perror"); // 直接打印，格式更简洁
        return 1;
    }
    fclose(pFile);
    return 0;
}

三、内存函数：按字节操作的通用工具

内存函数不关注数据类型，按字节对内存块进行拷贝、设置、比较，适用范围更广（可操作 int、float、结构体等），使用前需包含头文件 <string.h>。

1. 内存拷贝：memcpy vs memmove

（1）memcpy（不支持重叠）

功能：从源内存块拷贝num个字节到目标内存块；
原型：void *memcpy(void *destination, const void *source, size_t num)；
核心特点：
1. 不区分数据类型，按字节拷贝；
2. 源内存块和目标内存块重叠时，拷贝结果未定义（可能出错）；
3. 参数destination和source为void*，需强制类型转换后操作。

（2）memmove（支持重叠）

功能：与 memcpy 一致，但支持源和目标内存块重叠；
原型：void *memmove(void *destination, const void *source, size_t num)；
实现逻辑：
- 若目标地址 <= 源地址或目标地址>= 源地址 + num（无重叠）：从低地址到高地址拷贝；
- 若存在重叠：从高地址到低地址拷贝，避免覆盖源数据。

使用示例（处理内存重叠）：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    memmove(arr+2, arr, 20); // 拷贝前5个元素（20字节）到arr[2]开始的位置
    for (int i=0; i<10; i++) {
        printf("%d ", arr[i]); // 输出：1 2 1 2 3 4 5 8 9 10
    }
    return 0;
}

2. 内存设置：memset

功能：将指定内存块的num个字节设置为特定值；
原型：void *memset(void *ptr, int value, size_t num)；
关键注意：
1. 按字节设置，value会被转换为unsigned char；
2. 不能直接设置非字符类型的数组（如int arr[5]; memset(arr, 1, 20)，结果是每个字节为 1，每个 int 值为0x01010101，而非 1）；
适用场景：初始化字符数组、清空内存块等。

使用示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
    char str[] = "hello world";
    memset(str, 'x', 6); // 将前6个字节设为'x'
    printf("%s", str); // 输出：xxxxxxworld
    return 0;
}

3. 内存比较：memcmp

功能：比较两块内存块的前num个字节（按unsigned char值比较）；
原型：int memcmp(const void *ptr1, const void *ptr2, size_t num)；
返回值：
- 大于 0：ptr1 的第一个不同字节大于 ptr2；
- 等于 0：前num个字节完全相等；
- 小于 0：ptr1 的第一个不同字节小于 ptr2；
优势：可比较任意类型的内存块（如结构体、数组等）。

四、核心函数对比与使用场景总结

函数组	核心差异	适用场景
strcpy/strncpy	strcpy 无长度限制（不安全），strncpy 有长度限制	字符串拷贝，优先用 strncpy 保证安全
strcat/strncat	strcat 无长度限制（不安全），strncat 有长度限制	字符串追加，优先用 strncat
memcpy/memmove	memcpy 不支持重叠，memmove 支持重叠	内存拷贝，有重叠用 memmove，否则均可
strcmp/strncmp	strcmp 全量比较，strncmp 部分比较	全量比较用 strcmp，部分比较用 strncmp
字符串函数 / 内存函数	字符串函数依赖`'\0'`，内存函数按字节操作	字符串用字符串函数，其他类型用内存函数