收集飞花令碎片——C语言字符函数与字符串函数

枫亭湖区

发布于 2025-11-12 18:08:16

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一）字符函数

字符函数大部分都定义在<ctype.h>头文件中 在C语言中，字符是以其对应的ASCII码（整数）存储的。例如，字符 A 的ASCII码是65，a 是97，0 是48。字符函数本质上就是对传入的整数值（字符）进行判断或运算

字符分类函数

这些函数用于检查一个字符是否属于特定的类型。它们接收一个int类型的参数（字符的ASCII码），返回一个int类型的值：非零（真）或零（假）

函数名	功能描述	包含范围	示例
iscntrl	检查字符是否为控制字符	ASCII码 0~31 和 127 (DEL)	iscntrl('\n') → 真iscntrl('a') → 假
isspace	检查字符是否为空白字符	空格' '、换页\f、换行\n、回车\r、水平制表符\t、垂直制表符\v	isspace(' ') → 真isspace('A') → 假
isdigit	检查字符是否为十进制数字	'0' ~ '9'	isdigit('5') → 真isdigit('a') → 假
isxdigit	检查字符是否为十六进制数字	'0'`‘9’`、`‘a’`'f'、'A'~'F'	isxdigit('a') → 真isxdigit('G') → 假
islower	检查字符是否为小写字母	'a' ~ 'z'	islower('g') → 真islower('G') → 假
isupper	检查字符是否为大写字母	'A' ~ 'Z'	isupper('X') → 真isupper('x') → 假
isalpha	检查字符是否为字母	'a'~'z' 和 'A'~'Z'	isalpha('K') → 真isalpha('2') → 假
isalnum	检查字符是否为字母或数字	'a'`‘z’`、`‘A’`'Z'、'0'~'9'	isalnum('B') → 真isalnum('!') → 假
ispunct	检查字符是否为标点符号	任何不属于字母数字的可打印图形字符! " # $ % & ' ( ) * + , - . / : ; < = > ? @ [ \ ] ^ _ \ { \| } ~`	ispunct('!') → 真ispunct(' ') → 假
isgraph	检查字符是否为图形字符	所有可打印字符（不包括空格）	isgraph('A') → 真isgraph(' ') → 假
isprint	检查字符是否为可打印字符	所有图形字符 + 空格' '	isprint('A') → 真isprint('\n') → 假

代码练习

通过从小写字母中减去 32 将字符串转换为大写

转换原理： 在ASCII码中，小写字母比对应的大写字母正好大32

#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;
}

字符转换函数（to表示转变的意思）

字符大小写转换函数

我们只需要学习前两种大小写转换函数，后面的我们作了解即可

C语言提供了2个字符转换函数：

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

示例代码

#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;
}

#include <stdio.h>
#include <ctype.h>

int main() {
    char ch1 = 'a', ch2 = 'B', ch3 = '5';
    
    printf("'%c' 转换为大写: '%c'\n", ch1, toupper(ch1));
    printf("'%c' 转换为小写: '%c'\n", ch2, tolower(ch2));
    printf("'%c' 转换: '%c'\n", ch3, toupper(ch3)); // 数字不变
    
    return 0;
}

字符与数字转换

字符 ↔ 数字 一般情况下我们都会采取==+'0’或者-‘0’==来转换 下面我们介绍几种字符转换函数

atoi() - 字符串转整数

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    char str1[] = "123";
    char str2[] = "45.67";
    char str3[] = "abc123";
    
    printf("'%s' -> %d\n", str1, atoi(str1));     // 123
    printf("'%s' -> %d\n", str2, atoi(str2));     // 45（遇到非数字停止）
    printf("'%s' -> %d\n", str3, atoi(str3));     // 0（开头非数字）
    
    return 0;
}

atof() – 字符串转浮点数
atol() – 字符串转长整数

itoa() - 整数转字符串

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    char buffer[20];
    
    // 十进制
    itoa(12345, buffer, 10);
    printf("十进制: %s\n", buffer);  // "12345"
    
    // 二进制
    itoa(10, buffer, 2);
    printf("二进制: %s\n", buffer);  // "1010"
    
    // 十六进制
    itoa(255, buffer, 16);
    printf("十六进制: %s\n", buffer);  // "ff"
    
    return 0;
}

sprintf() - 格式化输出到字符串

#include <stdio.h>

int main() {
    char buffer[100];
    int integer = 123;
    float floating = 45.67;
    double double_num = 89.123456;
    
    // 整数转字符串
    sprintf(buffer, "%d", integer);
    printf("整数: %s\n", buffer);  // "123"
    
    // 浮点数转字符串
    sprintf(buffer, "%.2f", floating);
    printf("浮点数: %s\n", buffer);  // "45.67"
    
    // 多种数据类型组合
    sprintf(buffer, "整数:%d, 浮点数:%.3f", integer, double_num);
    printf("组合: %s\n", buffer);  // "整数:123, 浮点数:89.123"
    
    // 不同进制转换
    sprintf(buffer, "十进制:%d, 十六进制:%x, 八进制:%o", 255, 255, 255);
    printf("进制: %s\n", buffer);  // "十进制:255, 十六进制:ff, 八进制:377"
    
    return 0;
}

二）字符串函数

使用前记得添加头文件

#include <string.h>  // 字符串函数
#include <stdio.h>   // 输入输出

字符串长度 - strlen

char str[] = "hello";
int len = strlen(str); // len = 5

字符串复制 - strcpy / strncpy

功能： 将源字符串 src（包括终止空字符 \0）复制到目标缓冲区 dest。

#include <string.h>
char *strcpy(char *dest, const char *src);

代码示例

char src[] = "hello";
char dest[10];
strcpy(dest, src); // dest = "hello"

strncpy

在VS中好像会出现安全性问题，这时候我们可以添加宏定义

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

功能： 最多复制 n 个字符从 src 到 dest

#include <string.h>
char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n);

代码示例

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

int main() {
    char src[] = "Hello World";
    char dest[10];
    
    // 安全复制，留一个位置给 \0
    strncpy(dest, src, sizeof(dest) - 1);
    dest[sizeof(dest) - 1] = '\0';  // 手动添加终止符
    
    printf("安全复制: %s\n", dest); // Hello Wor
    
    return 0;
}

字符串连接 - strcat

函数原型

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

功能： 字符串追加，把source指向的源字符串中的所有字符都追加到destination指向的空间中。
参数： destination ：指针，指向⽬的地空间 source ：指针，指向源头数据
返回值： strcat 函数返回的⽬标空间的起始地址

char str[20] = "Hello";
strcat(str, " World");     // "Hello World"
strncat(str, "!!!", 2);    // "Hello World!!"

字符串比较 - strcmp / strncmp

函数原型

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

功能： ⽤来⽐较str1和str2指向的字符串，从两个字符串的第⼀个字符开始⽐较，如果两个字符的ASCII码值相等，就⽐较下⼀个字符。直到遇到不相等的两个字符，或者字符串结束。参数： str1 ：指针，指向要⽐较的第⼀个字符串 str2 ：指针，指向要⽐较的第⼆个字符串
返回值：
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
代码示例

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

int main() {
    char password[] = "secret123";
    char input[50];
    
    printf("请输入密码: ");
    scanf("%49s", input);
    
    if (strcmp(input, password) == 0) {
        printf("密码正确！\n");
    } else {
        printf("密码错误！\n");
    }
    
    // 字符串排序判断
    char name1[] = "John";
    char name2[] = "Alice";
    
    if (strcmp(name1, name2) < 0) {
        printf("'%s' 在 '%s' 之前\n", name1, name2); // 不会执行
    } else {
        printf("'%s' 在 '%s' 之后\n", name1, name2); // 会执行
    }
    
    return 0;
}

strncpy

#include <string.h>
int strncmp(const char *str1, const char *str2, size_t n);

功能比较两个字符串的前 n 个字符
代码示例

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

int main() {
    char str1[] = "apple pie";
    char str2[] = "apple cake";
    
    // 只比较前5个字符
    int result = strncmp(str1, str2, 5);
    printf("前5字符比较: %d\n", result); // 0（相同）
    
    // 比较前8个字符
    result = strncmp(str1, str2, 8);
    printf("前8字符比较: %d\n", result); // 1（不同）
    
    return 0;
}

字符串查找 - strstr

函数原型

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

strstr 的使⽤得包含<string.h>

参数： str1 ：指针，指向了被查找的字符串 str2 ：指针，指向了要查找的字符串
返回值： 如果str1指向的字符串中存在str2指向的字符串，那么返回第⼀次出现位置的指针如果str1指向的字符串中不存在str2指向的字符串，那么返回NULL

代码示例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main ()
{
char str[] ="This is a simple string";
char * pch;
pch = strstr (str,"simple");
	if (pch != NULL)
		printf("%s\n", pch);
	else
		printf("查找的字符串不存在\n");
return 0;
}

字符串分隔strtok

函数原型

#include <string.h>
char *strtok(char *str, const char *delim);

参数说明 str：要分割的字符串（第一次调用时传入，后续传入NULL） delim：分隔符字符串（包含所有分隔字符）
返回值 成功：返回指向下一个token的指针结束：返回NULL（没有更多token）

strtok 函数会：记住位置：在第一次调用后，它内部保存了当前处理的位置继续分割：后续调用时从上次结束的位置继续

代码示例

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

int main() {
    char str[] = "apple,banana,cherry,date";
    char *token;
    
    printf("分割字符串: %s\n", str);
    
    // 第一次调用
    token = strtok(str, ",");
    
    // 后续调用
    while (token != NULL) {
        printf("Token: %s\n", token);
        token = strtok(NULL, ",");   //告诉函数"继续处理同一个字符串，从上一次的位置开始"
    }
    
    return 0;
}

错误码 - strerror

函数原型

#include <string.h>
char *strerror(int errnum);

功能将错误代码转换为对应的错误描述字符串
参数 errnum：错误代码（通常是errno变量的值）
返回值 返回指向错误描述字符串的指针

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

int main() {
    // 假设发生了文件不存在的错误
    errno = 2;  // ENOENT 错误代码
    
    printf("错误说明: %s\n", strerror(errno));
    // 输出: No such file or directory
    
    return 0;
}

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对应的错误信息的。strerror函数就可以将错误码对应的错误信息字符串的地 址返回。

代码示例

我们看看0-10对应的错误码表示什么

#include <errno.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
//我们打印—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("%d: %s\n", i, strerror(i));
}
return 0;
}

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
10: No child processes

FILE结构体

下面我们简单讲解一下FILE 这个结构体的内容

我们看下面这段代码

/* 
 * 错误处理演示程序
 * 展示strerror和errno的使用方法
 */

// 包含标准输入输出头文件，提供FILE类型和fopen、printf等函数
#include <stdio.h>

// 包含字符串处理头文件，提供strerror函数
#include <string.h>

// 包含错误号定义头文件，提供errno变量和错误代码常量
#include <errno.h>

// 包含文件控制头文件，提供文件操作相关函数和常量（在此程序中未实际使用）
#include <fcntl.h>

// 主函数，程序入口点
int main() {
    // 声明文件指针变量，用于指向打开的文件
    // FILE是一个结构体类型，包含文件操作所需的所有信息
    FILE *file;
    
    // 尝试以只读模式("r")打开一个不存在的文件
    // fopen函数返回：
    // - 成功：指向FILE结构的指针
    // - 失败：NULL指针，同时设置errno变量
    file = fopen("nonexistent_file.txt", "r");
    
    // 检查文件是否打开成功
    // 由于文件不存在，fopen会返回NULL
    if (file == NULL) {
        // 输出错误代码：errno是一个全局变量，存储最近一次系统调用的错误代码
        // 此时errno的值应该是2（ENOENT），表示"No such file or directory"
        printf("错误代码: %d\n", errno);
        
        // 使用strerror函数将错误代码转换为可读的错误描述字符串
        // strerror(errno)会返回类似于"No such file or directory"的字符串
        printf("错误描述: %s\n", strerror(errno));
    }
    // 注意：如果文件打开成功，这里应该有关闭文件的代码
    // else {
    //     fclose(file);
    // }
    
    // 演示循环：展示前5个错误代码对应的描述信息
    // 注意：不是所有数字都有对应的错误描述，有些可能是"Unknown error"
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        // 对每个错误代码i，输出其对应的错误描述
        // strerror(i)会查找代码i对应的错误描述字符串
        printf("错误代码 %d: %s\n", i, strerror(i));
    }
    
    // 程序正常结束，返回0表示成功
    return 0;
}

程序执行流程详细说明：

声明阶段：FILE *file; 声明一个文件指针，此时它还没有指向任何有效的文件结构。
文件打开尝试：fopen("nonexistent_file.txt", "r") 尝试打开文件，但由于文件不存在而失败。
错误处理： errno 被自动设置为相应的错误代码（通常是2，表示文件不存在） strerror(errno) 将数字错误代码转换为人类可读的描述
错误代码演示：循环显示前5个错误代码的描述，帮助理解错误代码与描述之间的映射关系。

C 标准库中提供了许多函数来操作 FILE 结构体，从文件的打开、读取、写入到关闭文件等。以下是与 FILE 类型相关的常见函数及其功能解释。

1. fopen()

打开一个文件并返回一个文件指针（FILE*）

FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);

filename：文件的路径。
mode：文件打开模式（如 “r”, “w”, “a”, “rb”, “wb” 等）。
返回值：如果成功，返回一个FILE*指针；如果失败，返回 NULL。

FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file == NULL) {
    perror("Error opening file");
}

2. fclose()

关闭一个打开的文件。

int fclose(FILE *stream);

stream：指向一个已打开文件的 FILE*。
返回值：成功返回0，失败返回 EOF。

fclose(file);

3. fread()

从文件中读取数据到内存。

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);

ptr：指向存储读取数据的内存块。
size：每个数据项的字节大小。
count`：要读取的数据项数量。
stream：文件指针。
返回值：成功读取的项数。如果返回值小于 count，可能是到达文件末尾或发生错误。

char buffer[100];
size_t n = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), file);

4. fwrite()

向文件中写入数据。

size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);

ptr：指向要写入的数据的内存块。
size：每个数据项的字节大小。
count：要写入的数据项数量。
stream：文件指针。
返回值：成功写入的项数。

const char *data = "Hello, World!";
fwrite(data, 1, strlen(data), file);

5. fgetc()

从文件中读取一个字符。

int fgetc(FILE *stream);

stream：文件指针。
返回值：成功时返回一个字符（int 类型，允许返回 EOF）。如果到达文件末尾，返回 EOF。

int c = fgetc(file);
if (c == EOF) {
    printf("End of file or error.\n");
}

6. fputc()

向文件写入一个字符。

int fputc(int c, FILE *stream);

c：要写入的字符。
stream：文件指针。
返回值：成功时返回写入的字符，失败时返回 EOF。

fputc('A', file);

7. fgets()

从文件中读取一行（包含换行符）。

char *fgets(char *str, int n, FILE *stream);

str：存储读取行的缓冲区。
n：最多读取的字符数（包括 \0 字符）。
stream：文件指针。
返回值：返回指向缓冲区的指针，或者如果读取失败或到达文件末尾返回 NULL。

char line[100];
if (fgets(line, sizeof(line), file)) {
    printf("Line: %s", line);
}

8. fputs()

向文件写入一个字符串。

int fputs(const char *str, FILE *stream);

str：要写入的字符串。
stream：文件指针。
返回值：成功时返回非负值，失败时返回 EOF。

fputs("Hello, World!", file);

9. fflush()

刷新文件流缓冲区，即将缓冲区中的数据写入文件。

int fflush(FILE *stream);

stream：文件指针。如果为 NULL，则刷新所有输出流。
返回值：成功时返回 0，失败时返回 EOF。

fflush(file);

10. fseek()

移动文件指针到指定位置。

int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

stream：文件指针。
offset：偏移量。
whence：起始位置（SEEK_SET, SEEK_CUR, SEEK_END）。
返回值：成功时返回 0，失败时返回 -1。

fseek(file, 0, SEEK_END);  // 移动到文件末尾

11. ftell()

获取当前文件指针的位置。

long ftell(FILE *stream);

stream：文件指针。
返回值：返回当前位置的偏移量，失败时返回 -1L。

long pos = ftell(file);

12. rewind()

将文件指针移动到文件开头，并清除文件的错误标志。

void rewind(FILE *stream);

stream：文件指针。

rewind(file);  // 将文件指针移回文件开头

13. feof()

检查是否到达文件末尾。

int feof(FILE *stream);

stream：文件指针。
返回值：到达文件末尾时返回非零值，否则返回 0。

if (feof(file)) {
    printf("End of file reached.\n");
}

14. ferror()

检查文件是否发生错误。

int ferror(FILE *stream);

stream：文件指针。
返回值：如果文件出错，返回非零值，否则返回 0。

if (ferror(file)) {
    printf("Error reading from file.\n");
}

15. perror()

打印文件操作相关的错误信息。

void perror(const char *str);

str：一个自定义的前缀字符串（如错误发生的上下文）。

perror("File opening error");

额外：perror

功能 perror 函数将当前错误代码对应的描述信息输出到标准错误流(stderr)，并可以附加自定义的前缀信息。
函数原型

#include <stdio.h>
void perror(const char *s);

参数 s：自定义的前缀字符串（可以为NULL）
基本用法

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

int main() {
    FILE *file;
    
    // 尝试打开不存在的文件
    file = fopen("nonexistent_file.txt", "r");
    if (file == NULL) {
        // 使用 perror 输出错误信息
        perror("文件打开失败");
        // 输出: 文件打开失败: No such file or directory
    }
    
    return 0;
}