【C语言】超详解strncpy&&strncat&&strncmp&&strerror&&perror的使⽤和模拟实现

学习起来吧

发布于 2024-02-29 21:41:12

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发布于 2024-02-29 21:41:12

📝前言

本小节，阿森继续和你一起学习5个字符串函数：strncpy，strcnat，strncmp的使用和两种模拟实现方法，他们和strcpy等函数比较多了一个n ，实现方法有很大区别，还有strerror和perror的使用，学习这些库函数，可以更好的方便操作字符和字符串，文章干货满满，接下来我们就学习一下这些函数吧！

strcpy、strcat这类函数不安全，因为它们在复制字符串时不检查目标缓冲区的大小，可能会导致缓冲区溢出。而strncpy、strncat、strncmp这类函数相对来说更安全，因为它们在复制/追加字符串时会限定最大长度参数n,避免无限制地写入目标缓冲区。点击—>手把手教你配置VS的常见函数如何不报错！

🌠 库函数strncpy

strncpy函数用于将一个字符串拷贝到另一个字符串中，可以限定拷贝的字符数。函数原型：

 char * strncpy ( char * destination, const char * source, size_t num );
  dest - 目标字符串，用于接收拷贝内容。
  src - 源字符串，从中拷贝内容。 
  num - 要拷贝的字符数。

返回值：返回目标字符串dest的指针。

注意点：

检查dest空间是否足以容纳src的n个字符及结尾'\0'。strncpy不会检查dest的长度，如果dest空间不足可能会导致缓冲区溢出。
拷⻉num个字符从源字符串到⽬标空间。拷贝num个就num个，不会拷贝多，也不会自己添加\0。

如果源字符串的⻓度⼩于num，则拷⻉完源字符串之后，在⽬标的后边追加0，直到num个。

例子：

# define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char str1[] = "Hello World";
	char str2[7];
	str2[5] = '\0';
	strncpy(str2, str1, 5);

	printf("str1: %s\n", str1);
	printf("str2: %s\n", str2);

	return 0;
}

输出：

str1: Hello World
str2: Hello

🌉strncpy 模拟实现

对于strncpy函数，阿森给你带来了两种模拟实现方法，详解如下：

主函数（两种模拟实现都可以用这个进行测试）

int main() 
{
    char dest[20]="xxxxxxxxxxxxxxxxx";
    char src[] = "hello";
	size_t set = strlen(src);
	printf("%d\n", set);

	my_strncpy(dest, src, 3);
    printf("%s\n", dest);

    my_strncpy(dest, src, 9);
    printf("%s\n", dest);

    return 0;
}

用数组模拟实现

char* my_strncpy(char* dest, const char* src, size_t n) 
{

    if (dest == NULL || src == NULL) //检查dest和src参数是否合法，如果任意一个为NULL则直接返回NULL。
    {
        return NULL;
    }
    char* result = dest;// 保存dest的地址值，后面返回时使用
    
    size_t i;
    for ( i = 0; i < n && src[i] != '\0'; i++)  //使用for循环复制字符。
    {									     	 // i < n判断是否已经复制n个字符
        dest[i] = src[i];				          //  src[i] != '\0' 判断当前源字符串字符是否结束判断是否已经复制n个字符
    }//复制源字符串当前字符到目标字符串

    // 添加'\0'填充   (如果源字符串的⻓度⼩于`num`，则拷⻉完源字符串之后，在⽬标的后边追加`0`，直到`num`个。)
    while (i < n) 如果for循环结束但i未达到n,使用while循环填充'\0'。
    {
        dest[i++] = '\0';//将目标字符串当前位置字符填充为'\0'
    }							//dest[i++] = '\0'先dest[i]='\0'，后i++

    return result;
}

输出：

5
helxxxxxxxxxxxxxx
hello

调试界面：

用指针实现

char* my_strncpy(char* dest, const char* src, size_t n)
{
    assert(dest);//利用断言需要使用头文件#include<assert.h>
    assert(src);
    char* destPtr = dest;//定义dest和src的指针变量destPtr和srcPtr,用于遍历字符串。
    const char* srcPtr = src;

    while (n-- > 0) //使用while循环遍历n个字符
    {
        if (*srcPtr != '\0')  //检查当前源字符串srcPtr指向的字符是否为'\0'结束符
        {
            *destPtr++ = *srcPtr++;//如果不是结束符，就将源字符串当前字符复制到目标字符串，
        }										//并同时将两个指针前移到下一个字符。
        else //如果是结束符，进入else块
        {
            *destPtr++ = '\0';//将目标字符串当前字符设置为结束符'\0'
        }							  //然后destPtr再++
    }
    
    return dest; //返回目标字符串首地址。
}

输出：

*destPtr++ = *srcPtr++先进行一次赋值(*dest = *src)，然后并使指针后移(dest=dest+1,src=src+1) *destPtr++ = ‘\0’将目标字符串当前字符设置为结束符'\0',然后destPtr再++

🌠strncat 函数的使⽤

strncat函数用于连接两个字符串，将源字符串src连接到目标字符串dest的结尾，最多连接n个字符。

strncat函数的原型：

char *strncat(char *dest, const char *src, size_t n);
 dest:目标字符串，其内容将在其后追加源字符串内容。
 src:源字符串，其内容将被追加到目标字符串结尾。 
 n:要从源字符串中追加到目标字符串中的最大字符数。

返回值：函数返回目标字符串dest的指针。

例子：

#include <string.h>
int main()
{
	char dest[100] = "Hello";
	char src[] = " World";

	strncat(dest, src, 6);

	printf("%s\n", dest);
}

输出：

输出 Hello World

🌉strncat 模拟实现

主函数

int main()
{
    char str1[100] = "hello";
    char str2[100] = " world";
    my_strncat(str1, str2, 5);
    printf("%s\n", str1);
    return 0;

}

用数组模拟实现

char* my_strncat(char* dst, const char* src, size_t n)
{
    char* tmp = dst;

    while (*dst)//使用while循环遍历dst字符串。
    {
        dst++;//找到字符串结束位置'\0'。
    }

    int i;
    for (i = 0; src[i] && i < n; i++)//  i < n 判断是否超过最大复制长度n
    {											 //src[i] 判断源字符串是否结束
        dst[i] = src[i];
    }

    dst[i] = 0;//在目标字符串末尾添加字符串结束标记'\0'。
    return tmp;
}

输出：

hello worl

用指针实现

char* my_strncat(char* dest, const char* src, size_t n)
{
    //参数检查
    if (dest == NULL || src == NULL)
    {
        return NULL;
    }
    char* ptr = dest;
    //找到目标字符串结尾
    while (*dest != '\0')
    {
        dest++;
    }

    while (n-- > 0 && *src != '\0')
    {
        *dest++ = *src++;
    }
    *dest = '\0';
    return ptr;//添加字符串结束符
}

输出：

首先，n-- 表示先使用 n 的值来进行比较是否＞0，因为&& 是逻辑与运算符，*src != ‘\0’ 表示判断指针 src 所指向的字符是否为字符串的结束符 \0，这两个条件验证真假后，最后 n 的值才减 1。

🌠strncmp函数的使⽤

strncmp用于比较两个字符串的前n个字符。（比较的不是字符串的长度无关，只与对应位置的字符内容有关。）

strncmp函数原型：

int strncmp(const char *str1, const char *str2, size_t n);
str1 - 要比较的第一个字符串的指针
str2 - 要比较的第二个字符串的指针  
n - 将被比较的最大字符数

返回值：

如果str1小于str2,返回值小于0
如果str1大于str2,返回值大于0
如果str1等于str2,返回值等于0

注意点：

如果n的值大于两个字符串中任意一个字符串的长度，比较将会超出字符串的范围，可能导致内存访问错误。因此，在使用strncmp函数时，需要确保n的值不会超过任意一个字符串的长度。
strncmp函数返回的结果是一个整数，可以通过结果的正负值来判断两个字符串的大小关系。
比较规则与strcmp函数一致，按ASCII码顺序比较每个字符。

使用示例：

int main()
{
	char str1[] = "hello";//注意字符串结尾后面还有\0
	char str2[] = "hello world";

	int result1 = strncmp(str1, str2, 5);
	// 只比较前5个字符，结果为0,表示相等
	printf("%d\n", result1);

	int result2 = strncmp(str1, str2, 6);
	// 比较前6个字符，结果为负数，表示str1小于str2
	printf("%d\n", result2);

}

输出：

🌉strncmp模拟实现

int my_strncmp(const char* s1, const char* s2, size_t n)
{
    int i = 0;
   			//这是一个 for 循环，用于迭代比较两个字符串中的字符。
    for (; i < n && s1[i] != '\0' && s2[i] != '\0'; i++)
    {
        if (s1[i] != s2[i])
        {
            return s1[i] - s2[i];//如果当前位置的两个字符不相等，返回它们的差值。
        }
    }

    if (i <= n)
    {
        return s1[i] - s2[i];//如果 i 小于等于 n，但是循环结束了（即至少一个字符串已经达到结束符 ‘\0’），则返回当前位置字符的差值。
    }

    return 0;
}
int main()
{
    char s1[] = "hello";
    char s2[] = "helloworld";

    int result = my_strncmp(s1, s2, 5);

    printf("result = %d\n", result);

    return 0;
}

运行：

监视：

图解：

🌠strerror

错误码	错误描述
0	No error
1	Operation not permitted
2	No such file or directory
3	No such process
4	Interrupted function call
5	Input/output error
6	No such device or address
7	Arg list too long
8	Exec format error
9	Bad file descriptor

strerror函数用于将错误码转换为对应的错误信息字符串。函数原型如下：

char *strerror(int errnum);
errnum: 错误码号，通常是系统调用或库函数返回的错误号。

strerror函数接受一个整型参数errnum，表示错误码。它会返回一个指向错误信息字符串的指针。

注意点：

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#include <errno.h>
C语⾔程序启动的时候就会使⽤⼀个全⾯的变量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，就会讲对应的错误码，存放在errno中
以每⼀个错误码都是有对应的错误信息的
strerror函数返回的是一个静态字符串指针，不需要手动释放内存。

举栗子：

#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d: %s\n",i, strerror(i));
	}

	return 0;
}

输出：

如何使用strerror函数打印打开文件失败的错误信息:

int main()
{
    FILE* pFile;
    pFile = fopen("unexist.txt", "r");//使用fopen函数打开文件"unexist.txt",以只读方式打开。
    if (pFile == NULL)//判断打开结果pFile是否为NULL,NULL表示打开失败。
        printf("Error opening file unexist.ent: %s\n", strerror(errno));
    else
        printf("打开文件成功\n");

    return 0;
}

输出：

分析：

Error opening file unexist.ent: No such file or directory说明打开文件"unexist.txt"失败，失败原因是文件不存在(ENOENT错误码)。

如果加上"unexist.txt"该文件，就会显示打开成功！

🌉 perror

perror函数用于打印错误信息。它的功能与strerror函数类似，但打印方式不同。

perror函数原型：

void perror(const char *s);
s: 可选的错误前缀信息。

简意：

perror函数直接打印到标准错误输出，打印完参数部分的字符串后，再打印⼀个冒号和⼀个空格，再打印错误信息。(此代码结果为下面代码运行)

详解：将errno设置的错误号转换为错误描述字符串，然后打印到标准错误输出stderr上。如果s不为空，则在错误描述前加上s后跟冒号 ":"。(stderr是预定义的一个文件输出流，它用于输出错误和诊断信息。stderr默认连接到控制台，输出到屏幕。所以向stderr输出的信息直接打印在屏幕上。)

使用perror函数需要包含错误头文件errno.h。

栗子：

int main()
{
    FILE* pFile;
    pFile = fopen("unexist.txt", "r");
    if (pFile == NULL)
        //printf("Error opening file unexist.ent: %s\n", strerror(errno));
        perror("Error opening file：");
    else
        printf("打开文件成功\n");

    return 0;
}

运行结果：