C Primer Plus：（第十一章）字元串和字元串函數

字元串和字元串函數

• • 字元串的定義
  • 字元串的輸入
  • • 1. 配置設定空間
    • 2. 讀入字元串：gets(); fgets(); scanf();
    • • 2-1 gets(); / puts();：no-safe!
      • 2-2 fgets(); / fputs();
      • 2-3 gets_s(char str[], int len);
      • 2-4 scanf("%s", str);
      • 2-5 用getchar(); / putchar(); 自定義輸入輸出函數
  • 字元串函數
  • 練習題：

字元串的定義

1. 字元串常量(string constant)（或說 字元串字面量(string literal)）是靜态存儲類别(static storage class)，如果函數中使用字元串常量，該字元串常量隻會被存儲一次，且在整個程式的生命周期記憶體在
2. 把字元串看作指針：雙引号括起來的内容視為指向該字元串存儲位置的指針

   printf("%s %p %c", "str1", "str2", *"str3");

   ：

   %s

   直接列印出字元串

   str1

   ，

   %p

   列印出字元串

   str2

   的首位址，

   %c

   列印出

   * "str3"

   指向的内容，字元 ‘s’

   char * s = "str";

3. 字元串的聲明：

   char str1[40] = "This is a string";

   或

   char str1[10] = " 's' , 't' , 'r' , '\0' ";

   注意第二種必須加’\0’否則就是普通的字元數組，而不是一個字元串，也可以

   char s[] = "This is a string";

   自動确定長度（隻能在初始化時，否則必須用常量定義長度）
4. 字元串的數組形式與指針形式的差別：

   char s[];

   &

   char * s;

• 差別1：數組形式數組名不可以++，指針形式可以

數組形式中: s數組名，是位址常量，不能更改，否則就改變了數組的存儲位置，可以用

s + 1

這樣的操作，但不允許

++s

，遞增運算符隻能用于變量名前（可修改的左值），不能用于常量，見上一章練習題3

char s1[] = "Hello World";
++s1;
           

[Error] lvalue required as increment operand

而指針形式：會額外為指針變量留出一個存儲位置，可以對指針++

總之：數組名是常量（右值），指針是變量（左值），數組名可以指派給指針，反之不行

• 差別2：數組可以修改字元串内容，而指針形式不可

字元串字面量：如

"Hello World"

被視為const資料

指針形式：初始化時隻是将其位址賦給指針，相等于指針指向的是const型字元串，不可對齊修改(是一種未定義行為：編譯器可能會将是以一樣字面量的字元串存在同一位置（母體），指針可以修改的化，一下把所有的都改了)

char * s2 = "Byebye World"; 
s2[2] = '3';
           

[Warning] deprecated conversion from string constant to 'char*' [-Wwrite-strings]

建議使用：

const char * s = "str";

來用指針初始化

而數組形式：初始化時将整個字元串從靜态存儲區拷貝到數組中(首位址改變)，可以對其修改

靜态資料使用的記憶體 (str) 與 動态記憶體（數組s） 區域不同

#include <stdio.h> 
#define str "Hello World"
int main(){
	char s[] = str;
	const char * ptr = str;
	printf("add_str = %p;\nadd_ptr = %p;\nadd_s = %p;", str, ptr, s);
	return 0;
}
           

輸出結果：

add_str = 0000000000404000;
add_ptr = 0000000000404000;
add_s = 000000000062FE30;
           

1. 字元串數組：數組形式和指針形式

指針形式：

數組形式：

同樣的：

• 差別1：指針形式指向母體，不可修改，數組形式是拷貝來的副本，可以修改
• 差別2：指針形式是存了

  num_str

  個

  char*指針

  的數組，大小是

  num_str * sizeof(char *)

  ，而數組形式是存了

  num_str

  個字元串的數組，大小是

  num_str * max_str_len

指針形式：效率高；

數組形式：可更改

字元串的輸入

1. 配置設定空間

char * s;
scanf("%s", s);
           

這樣是不安全的，未提前指定字元串長度，可能會擦除掉其他資料

【注意】聲明數組将配置設定儲存資料的空間，而聲明指針隻配置設定一個位址的空間

正确的配置設定方法有：

1) 顯示聲明數組大小

cahr s[100];

2) 庫函數

char * s = (char *) malloc(len);

2. 讀入字元串：gets(); fgets(); scanf();

2-1 gets(); / puts();：no-safe!

code.

char s[10];
gets(s);
puts("s is :");
puts(s);
           

gets();：讀取整行，丢棄換行符，自動添’\0’

puts();：輸出字元串(從傳入的指針位置開始，到空字元結束)，并添加換行符

gets()不安全！因為gets()隻有一個參數s,即數組首位址，如果一行過長，可能導緻緩沖區溢出（buffer overflow），即段錯誤（segmentation fault），在C11中廢除了gets()；

可以用

fgets()；

或 C11中新增的

gets_s();

代替

gets();

2-2 fgets(); / fputs();

一般用于處理檔案(file)輸入

• 與

  gets();

  /

  puts();

  差別：

  fgets();

  /

  fputs();

  不處理換行符，直接讀入讀出

char s[SIZE];
fgets(s, SIZE, stdin);
fputs(s, SIZE, stdout);
           

tips. 第2個參數是讀入字元串大小（包含’\0’），超出部分不讀入

tips. 第3個參數指明“檔案”, stdin是标準輸入（鍵盤），stdout是标準輸出（顯示器）

fgets();

傳回指向char的指針，但讀到檔案結尾時傳回空指針NULL

code. 讀取字元串，并删除換行符，若沒有換行符丢棄剩餘部分

char s[SIEZ];
int i;
while(fgets(s, SIZE, stdin) != NULL && s[0] != '\n'){
	i = 0;
	while(s[i] != '\n' && s[i] != '\0'){
		i++;
	}
	if(s[i] == '\n'){
		word[i] = '\0';
	}else{
		while(getchar() != '\n'){
			continue;
		}
	}
}
           

空指針與空字元都是0，但類型不同，空指針是指針類型占8位元組(位址大小)，空字元是字元類型占1位元組

2-3 gets_s(char str[], int len);

gets_s(char str[], int len);

隻處理标準輸入，相對fgets()沒有第三個參數，超過長度中止或退出程式（除非有相應的處理函數）

【注意】如果輸入字元超過數組大小，餘下的字元需要處理，否則會留着緩沖區，影響後面的輸入

2-4 scanf("%s", str);

scanf("%s", str);

更像是擷取“單詞”函數，讀取到下一個空白字元（空行，空格，制表符，換行符）結束，也可以指定字元串寬度 如

%10s

2-5 用getchar(); / putchar(); 自定義輸入輸出函數

//指針形式
const char * s = "str";
void Put(const char * s){
	while(*s){	//等價于 *s != '\0'
		putchar(*s++);
	}
}
//數組形式
char s[] = "str";
void Put(const char * s){
	int i = 0;
	while(*(s + i)){
		putchar(s[i++]);
	}
}
           

字元串函數

函數	函數原型	用處	備注
strlen	size_t len = strlen(const char * str)	傳回字元串長度
strcpy	char * strcpy(char * restrict str1, const char * restrict str2);	将 str2 指向的字元串（包括‘\0’）拷貝到 str1 指向的位置上	1) 傳回 str1，不用非得指向字元串開頭 2) 連帶’\0’一起拷貝過來
strncpy	char * strncpy(char * restrict str1, const char * restrict str2, size_n n);	最多指派n個字元	要注意可能沒拷貝完（’\0’沒拷貝過來）
strcat	char * strcat(char * restrict str1, const char * str2);	将 str2 的副本拼接到 str1 後面，傳回 str1	str2[0] 會覆寫掉 str1 末尾的 ‘\0’
strncat	char * strncat(char * restrict str1, const char * str2, size_t n);	第三個參數 n 是 str2 截取的最大字元數，防止str1數組溢出	不拷貝’\0’，自動添加 ‘\0’
strcmp	int strcmp(const char * str1, const char * str2)	傳回 “str1 - str2”	隻比較字元串而不是整個數組
strncmp	int strncmp(const char * str1, const char * str2, size_t n);	隻比較n個字元
strrev	extern char *strrev(char * s);	逆轉字元串s
strlwr	extern char *strlwr(char *s);	将字元串轉換為小寫
strupr	extern char *strupr(char *s);	将字元串轉換為大寫
strchr	char * strchr(const char * s, int c);	s中查找c，找到傳回第一次出現的指針，沒找到傳回NULL
strrchr	char * strrchr(const char * s, int c);	s中查找c，找到傳回最後一次出現的指針，沒找到傳回NULL	逆向查找
strstr	char * strstr(const char * str1, const char * str2);	str1 中查找 str2出現的首位置，沒找到傳回NULL
strpbrk	char * strpbrk(const char * str1, const char * str2);	如果str1中沒找到任何str2中的字元傳回’\0’,否則傳回str1	if(strpbrk(s1, s2) == '\0')
sscanf	int sscanf(const char *str, const char *format, ...)	該函數從字元串中讀取值，并将其存儲在相應的變量位址中
sprintf	int sprintf(char *str, const char *format, ...)	将不同格式變量存入字元串
atoi	int atoi(const char * restrict str);	接受一個字元串，變成整數	如"123" -> 123， “123abc” -> 123；如果沒有數字，傳回0，這種行為是未定的，同樣的還有atol(); atof();
strtol	long strtol(const char * restrict nptr, char ** restrict endptr, int base);	nptr指向待轉換字元串， endptr指向結束指針，base表示進制 ， 該函數将字元串看作base(<=36)進制，并以十進制寫入long
strtoul	strtoul()	轉換為unsigned long 類型
strtod	double strtod(const char * restrict nptr, char ** restrict endptr)	轉換為double類型，隻以10進制

code：strtol()用法

int main(){
	char str2[] = "ayy";
	char * end;
	long int ans = strtol(str2, &end, 16);
	printf("%ld %p %c", ans, end, *end);
	//     10    000000000072fe41    y
	return 0;
}
           

【注意】字元串函數傳入的都是指針，可以通過加一個偏移量來得到任意子串的結果

練習題：

1. char sign = '$';

   sign

   占多少位元組？

   '$'

   占多少位元組？

   “$"

   占多少位元組

   答：sign為字元變量，占1個位元組；

   '$'

   為字元常量，用int編号儲存，占4個位元組（int），但隻用到第一個位元組；

   "$"

   為字元串常量占2個位元組，包括

   '$'

   和

   '\0'