C primer plus学习笔记 —— 7、字符串

什么是字符串

C没有显示的字符串数据类型。
字符串是以空字符\0结尾的char类型数组。

定义字符串的三种方式：

1. 字符串常量（常量存储区）
2. char类型数组（动态内存）
3. 指向char的指针（动态内存）

字符串常量

"I am a string"
用双引号括起来的内容就是字符串常量。编译器会在末尾自动加空字符\0
他属于静态存储类别，也就是该字符串只会被存储一次，在整个程序生命周期内存在。
printf("s%," "sdf");使用%s在printf中打印字符串转换。
字符串常量就是指针。

"xyz"+1; //结果是指向第二个字符y的指针
*"xyz" //x
"xyz"[2] //z
*("xyz"+4) //不可预测，超出了范围。
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字符串数组

char words[71] = "I am a string in an array.";
char wokd[10] = {'c','g','a','/0'};
char words3[] = "I am a string in an array.";
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1. 使用字符串数组要有足够的空间存储字符串。末尾会存在空字符。
2. 注意第二种方式是标准数组初始化形式，但是如果不加最后空字符则他只是char数组，有了空字符他才可以表示字符串。
3. 所以我们一般采用第三种方式来让编译器自动计算数组大小。非常方便。

因为字符串数组和数组一样，所以我们也可以使用指针表示数组首元素地址

char * p = words;
p == words == &words[0]
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指向char的指针

char * pt1 = "Something is pointing at me.";
char pt2[] = "Something is pointing at me.";
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以上两个声明几乎相同。但是他们字符串的存储位置不同。
pt1和pt2都是该字符串的首地址。

不同点

#define MSG "I'm special"
int main()
{
    char ar[] = MSG;
    char *pt = MSG;
    printf("address of \"I'm special\": %p \n", "I'm special"); //0x400660
    printf("          address of MSG: %p\n", MSG);              //0x400660
    printf("              address ar: %p\n", ar);               //0x7ffe88148230
    printf("              address pt: %p\n", pt);               //0x400660
    printf("address of \"I'm special\": %p \n", "I'm special");//0x400660

	//操作字符串常量区
    printf("\n");
    printf("%s \n", MSG);
    pt[2] = '4'; //segment fault
    // printf("%s", MSG);
    return 0;
}
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本身字符串是存储在静态常量区，我们打印出他的地址。虽然打印了两次这个字符串，实际程序使用的都是同一个地址，也就是他在静态存储区中只存在一份。
我们发现字符指针是直接指向这个地址，而字符串数组的首地址并不指向这个地址。

也就是有：

1. 数组形式的定义，表示在计算机分配了一个包含29个元素的数组。把静态存储区中的字符串拷贝到数组中。
2. 字符指针是直接指向这个字符串所在静态存储区中的地址。

操作常量区字符串

如果我试图修改常量区的字符串，比如上面代码，修改字符串中某一个字符。pt[2] = '4';会在运行时报段错误。
所以建议在使用指针指向的字符串时加const防止修改字符串。

const char *pt = "I'm special";
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如果要修改原字符串，则不能使用指针表示法，可以使用字符串数组表示法，这样就可以修改字符串的副本。

定义字符串数组

    const char *mytalents[LIM] = {
        "Adding numbers swiftly",
        "Multiplying accurately", "Stashing data",
        "Following instructions to the letter",
        "Understanding the C language"
    };
    char yourtalents[LIM][SLEN] = {
        "Walking in a straight line",
        "Sleeping", "Watching television",
        "Mailing letters", "Reading email"
    };
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定义字符串数组，也可以使用上述两种方式。
指针方式：效率更高，因为不用存储字符串副本，但是不能修改原字符串。(绝大多数字符串操作由指针完成）
数组方式：效率低，但是可以修改字符串。

字符串IO（输入/输出）

字符串输入

在读取字符串时，scanf(%s)只能读取一个单词。而我们常常需要读取一整行输入。

gets()函数是直接读取一整行。但是他只有一个唯一的参数，无法检查空间是否能装下用户输入的字符数量。所以C99建议不适用这个函数，而C11直接将该函数废弃。

通常使用fgets()来代替gets()

#define STLEN 14
int main(void)
{
    char words[STLEN];
    puts("Enter a string, please.");
    fgets(words, STLEN, stdin); //标准输入，从键盘读取
    return 0;
}
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fgets()第二个参数会限制读入字符的最大数量。会读入n-1个字符（存储一个空字符），或者遇到读到遇到的第一个换行符为止。
fgets会读入输入的换行符，比如输入 apple, 那么words中存储为apple\n\0

几种字符串输入函数对比

scanf(),gets(), gets_s(), fgets()。

• gets() 输入太长会擦除数据
• gets_s() 当输入不符合预期则处理不太方便
• fgets()通常作为最佳选择
• scanf() 会在空白字符（空行，空格，制表符或换行符）就读入停止

字符串输出

直接使用puts()函数输出字符串

字符串函数

字符串函数都在string.h头文件中

长度

size_t strlen(char const *string) 返回值是字符串长度，
他是一个无符号整数类型。

不受限制字符串函数

//复制
char *strcpy(char *dst, char const *src);//src复制到dst位置，如果两个内存出现重叠则结果是未定义的。所以必须保证dst空间足够，如果src超过dst则结果会有问题。返回值为dst的地址。
//拼接
char *strcat(char *dst, char const *src);//src添加到dst后面，返回dst地址。也必须保证dst空间充足不然结果未定义。
//比较
int strcmp(char const *s1, char const *s2); //字典比较， 字母顺序比较，如果s1s2则返回值大于0，s1=s2则返回值等于0.

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长度受限制字符串

对上面函数进行改进，防止难以预料到长字符串在目标数组溢出。

//复制
char *strncpy(char *dst, char const *src, size_t len);//src复制到dst位置，向dst只写入len个字符
//拼接
char *strncat(char *dst, char const *src, size_t len);//src添加到dst后面，向dst只写入len个字符
//比较
int strncmp(char const *s1, char const *s2, size_t len); //字典比较， 字母顺序比较，如果s1s2则返回值大于0，s1=s2则返回值等于0.
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这里注意，如果len长度大于strlen(src)，则会拷贝整个src。如果len长度小于src长度，则只拷贝len个字符，而不包括NUL字符结尾。

字符串查找

字符串中查找字符

strchr

char* strchr(const char* str,char c)
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功能：查找字符串中第一次出现c的位置
返回值：返回首次出现c的位置的指针，如果s中不存在c则返回NULL

strrchr

char* strchr(const char* str,char c)
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功能：查找字符串中最后一次出现c的位置
返回值：返回最后一次出现c的位置的指针，如果s中不存在c则返回NULL

strpbrk

char* strpbrk(const char* s1, const char* s2)
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功能：在字符串s1中寻找字符串s2中任何一个字符相匹配的第一个字符的位置，空字符NULL不包括在内

查找子串

strstr

char* strstr(const char* str,const char* substr)
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功能：检索子串在字符串中首次出现的位置
返回值：返回字符串str中第一次出现子串substr的地址；如果没有检索到子串，则返回NULL。如果substr为空字符串则返回str

查找字符串前缀

strspn

size_t  strspn(const char* str1, const char* str2)
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功能：用来计算str1字符串开始部分匹配str2字符串的字符个数
返回值：返回字符串str1开头连续包含字符串str2内的字符数目。

如果str所包含的字符都属于str2，那么返回str1的长度
如果str的第一个字符不属于str2，那么返回0

strcspn

size_t  strspn(const char* str1, const char* str2)
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功能：用来计算str1字符串开始部分不匹配str2字符串的字符个数
返回值：返回字符串str1开头部分不出现在字符串str2内的字符数目。

分割字符串

strtok

char* strtok(char* str,const char* sep)
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功能：根据分隔符将字符串分隔成一个个片段
返回值：返回下一个分割后的字符串指针，如果已无从分割则返回NULL
说明：

• sep参数是个字符串，定义了用作分隔符的字符集合
• 第一个参数指定一个字符串，它包含了一个或者多个由sep字符串中一个或者多个字符分割的标记
• 第一次调用时将字符串首地址传进去，之后调用不用传地址，内部会有static函数保存指向地址
• 分隔符不作为输出内容，只做分界符
• 当strtok在参数s的字符串中发现到参数sep的分割字符时则会将该字符改为’\0’字符
• 在第一次调用时，strtok必须赋予参数str字符串，往后的调用则将参数s设置成NULL
• strtok会修改原字符串，所以必须放至栈上

#include
#include
int main() {
	char str[] = "abc@def.efg";
	char str1[50] = { 0 };
	strcpy(str1, str);
 
	const char* sep = "@.";
	printf("%s\n", strtok(str1, sep));//打印分隔符分开的第一部分abc
	printf("%s\n", strtok(NULL, sep));//打印分隔符分开的第二部分def
	printf("%s\n", strtok(NULL, sep));//打印分隔符分开的第三部分efg
}
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格式化字符串

sprintf()该函数和printf()函数相同，只不过他是把格式化后的字符串放到字符数组中而不是显示到屏幕。
int sprintf( char *buffer, const char *format [, argument,...] );
第一个参数就是指向要写入的那个字符串的指针

int main()
{
   char str[80];
   float a = 3.14;
   sprintf(str, "Pi 的值 = %f", a);
   puts(str);
   
   return(0);
}
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字符串与数字转换

数字可以以字符形式存储，也可以以数值形式。

比如213，他可以已字符数组2,1,3，‘0/’的形式存储，也可以以int形式直接存储。

**C语言在运算的时候只能以数值形式，但是在打印显示的时候要求以字符串形式。**比如printf中我们需要把数值使用%d转换成字符串显示出来，而scanf()是把标准输入的字符串给转换成数值保存到某个变量。

数字转换成字符串

1. 使用sprintf()函数，如上所讲。
2. 使用itoa，用到stdlib，可将整数转化为不同进制数并输出成字符串

字符串转换成数字

atoi atof atol

#include 
#include 

int main(void)
{
    char* s = "3";
    int count = atoi(s);
    for (int i = 0; i < count; i++)
    {
        printf("%d \n", i);
    }
    
    return 0;
}
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但是这些函数有个问题就是他只把开头的整数转成字符，比如"42rng"他会返回整数42，如果字符串中没有数字，他会返回0.这种未定义的情况可能造成不安全的问题。所以我们可以选择下面的函数。

strtol strtoul strtod

long int strtol(const char *str, char **endptr, int base) 把参数 str 所指向的字符串根据给定的 base 转换为一个长整数（类型为 long int 型），base表示进制

#include 
#include 

int main(void)
{
    char str[30] = "2030300 This is test";
    char *ptr;
    long ret;

    ret = strtol(str, &ptr, 10); //第一个参数要转换的字符串，第二个参数是转换后的字符串部分，返回值是数值部分
    printf("数字（无符号长整数）是 %ld\n", ret);
    printf("字符串部分是 |%s|", ptr);
    
    return 0;
}
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注意没有strtoi