C语言字符函数与字符串函数详解

1. 字符分类与转换

<ctype.h> 提供 isalpha、isdigit、isalnum、isspace、islower、isupper 等分类函数，以及 tolower、toupper 转换函数。

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

int main(void)
{
    char text[] = "Hello 2026";
    for (size_t i = 0; text[i] != '\0'; ++i)
        text[i] = (char)toupper((unsigned char)text[i]);
    printf("%s\n", text);
    return 0;
}

向 ctype 函数传递普通 char 可能因负值产生未定义行为，稳妥做法是先转换为 unsigned char。

2. strlen

size_t my_strlen(const char *str)
{
    const char *start = str;
    while (*str != '\0')
        ++str;
    return (size_t)(str - start);
}

strlen 不统计结尾的 \0，前提是参数指向合法、以 \0 结尾的字符串。

3. strcpy与strncpy

char *my_strcpy(char *dest, const char *src)
{
    char *result = dest;
    while ((*dest++ = *src++) != '\0')
        ;
    return result;
}

目标空间必须足够大，且源和目标不能重叠。strncpy 在源字符串过长时可能不补 \0，不能简单理解为“绝对安全的strcpy”。

4. strcat与strncat

char buffer[32] = "Hello";
strcat(buffer, " C");

目标数组必须已经是合法字符串，并具有容纳原内容、追加内容和终止符的空间。strncat 的数量参数表示最多追加多少个源字符，它会在正常情况下补终止符。

5. strcmp与strncmp

int result = strcmp("apple", "apply");

返回值只保证小于0、等于0或大于0，不保证一定是 -1 或 1。字符串内容比较必须使用比较函数，不能使用 ==。

6. strstr

strstr 查找子串第一次出现的位置：

const char *position = strstr("hello world", "world");
if (position != NULL)
    printf("索引：%td\n", position - "hello world");

简单模拟：

const char *my_strstr(const char *text, const char *pattern)
{
    if (*pattern == '\0') return text;
    for (; *text != '\0'; ++text)
    {
        const char *a = text;
        const char *b = pattern;
        while (*a && *b && *a == *b) { ++a; ++b; }
        if (*b == '\0') return text;
    }
    return NULL;
}

7. strtok

char text[] = "user=lic&lang=c&level=1";
for (char *token = strtok(text, "=&"); token; token = strtok(NULL, "=&"))
    printf("%s\n", token);

strtok 会修改原字符串，并在内部保存状态，通常不是线程安全接口。需要保留原字符串时，应先复制。

8. strerror

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

FILE *fp = fopen("missing.txt", "r");
if (fp == NULL)
    fprintf(stderr, "%s\n", strerror(errno));

实际工程也可使用 perror 直接输出错误上下文。

9. 总结

字符串函数的共同前提是地址有效、容量足够、终止符正确。使用前不仅要看函数名，还要确认是否修改输入、是否允许重叠、如何处理长度和 \0。