基础篇04-2——字符串

字符串是由一系列字符组成的序列，通常用于表示文本数据。在计算机编程中，字符串可以包含字母、数字、符号和空格。字符串常用引号（单引号或双引号）括起来，例如 "Hello, World!"。在C语言中，字符串以字符数组的形式存在，并以一个特殊字符 '\0'（空字符）作为结束标志。

一、字符串的定义和创建

1.1 字符串与字符的区别

在 C 语言中，双引号引起来的内容表示字符串，长度可以为0，例如 ""；而单引号引起来的内容表示单个字符，只能是一个字符，例如 'A'。

1.2 创建字符串

创建字符串可以通过以下方式：

char str[] = "Hello, World!";
// 或者
char str[100] = "Hello, World!"; // 声明最大长度为 100

在第一种情况下，C语言会自动计算字符串的长度，并分配合适的内存。第二种情况则明确指定了字符串的最大长度。

1.3 从输入获取字符串

您可以使用 scanf 函数从用户输入获取字符串：

char str[100];
scanf("%s", str); // 输入字符串，不需要使用&符号

使用 %s 格式符可以读取一个字符串，注意 scanf 处理字符串时会以空格作为分隔符。

1.4 输出字符串

使用 printf 函数输出字符串：

printf("%s\n", str); // 输出字符串

二、字符串操作

C语言提供了一系列的标准库函数来处理字符串，通常使用string.h头文件包含这些函数。

2.1 拼接字符串

使用 strcat 函数可以拼接两个字符串：

#include <string.h>

char str1[50] = "Hello";
char str2[] = "World";
strcat(str1, ", "); // str1 变为 "Hello, "
strcat(str1, str2); // str1 变为 "Hello, World!"

要注意，拼接后要确保目标数组 str1 有足够的空间来容纳拼接后的字符串。

2.2 查找子串

要查找子串，可以使用 strstr 函数：

char *found = strstr(str, "World"); // 返回指向 "World" 的指针
if (found) {
    printf("找到子串: %s\n", found); // 输出: "World!"
}

2.3 替换字符串

C语言没有内置的替换函数，但可以手动实现一个简单的替换函数：

#include <string.h>

void replace(char *str, const char *old, const char *new) {
    char buffer[100]; // 假设缓冲区足够大
    char *pos = strstr(str, old);
    if (pos != NULL) {
        strncpy(buffer, str, pos - str); // 复制前部分
        buffer[pos - str] = '\0'; // 结束符
        strcat(buffer, new); // 添加新字符串
        strcat(buffer, pos + strlen(old)); // 添加后部分
        strcpy(str, buffer); // 复制回原字符串
    }
}

2.4 大小写转换

使用循环可以实现字符串大小写的转换：

#include <ctype.h>

void to_upper(char *str) {
    while (*str) {
        *str = toupper((unsigned char)*str); // 转换为大写
        str++;
    }
}

2.5 去除空白

可以自定义一个去除字符串前后空白的函数：

#include <ctype.h>
#include <string.h>

void trim(char *str) {
    char *end;
    // 去掉前导空白
    while (isspace((unsigned char)*str)) str++;
    // 去掉尾部空白
    end = str + strlen(str) - 1;
    while(end > str && isspace((unsigned char)*end)) end--;
    *(end + 1) = '\0'; // 添加字符串结束符
}

2.6 拆分字符串

可以使用 strtok 函数拆分字符串，以特定分隔符为依据：

#include <string.h>

char str[] = "Hello,World";
char *token = strtok(str, ",");
while (token != NULL) {
    printf("%s\n", token); // 输出 "Hello" 和 "World"
    token = strtok(NULL, ","); // 获取下一个token
}

2.7 计算字符串长度

使用 strlen 函数可以计算字符串的长度（不包括结束符）：

size_t length = strlen(str); // 计算字符串的长度

2.8 检查字符串开头和结尾

可以使用 strncmp 和 strcmp 函数手动检查字符串的开头和结尾：

int starts_with_hello = strncmp(str, "Hello", 5) == 0; // true
int ends_with_world = strcmp(str + strlen(str) - 6, "World!") == 0; // true

三、注意事项

3.1 字符串的终止

C语言中的字符串必须以 '\0' 结尾。这是数组内一个额外字符，表示字符串的结束。在处理字符串时，始终要考虑这一点，以避免出现错误或内存泄漏。

3.2 内存管理

确保在拼接、替换等操作时，目标数组有足够的空间来存储结果字符串。否则，会导致内存溢出。

3.3 不支持的替换

由于 C 语言的设计，字符串没有内置的替换函数，可以手动实现。

3.4 不支持动态大小

C 语言中的字符串是固定大小的，因此如果需要动态字符串长度，最好使用动态内存分配（如 malloc 和 free 函数）。

总结

通过本篇文章的学习，C语言初学者应对字符串的创建、操作及常见问题有了全面的了解。虽然C语言没有内置的字符串类型，但通过字符数组和标准库函数的配合使用，我们仍然可以灵活地处理字符串数据。希望你们在学习和使用C语言时能更善用字符串处理的技巧！