指针与字符串

指针与字符串 5-1 字符串指针 5-2 常用的库函数 5-3 调试题 5-4 程序实战 55 Part 1 C 程序语言篇 80 80 5-1 字符串指针 字符串是字符的集合，可利用数组（指针常量）或指针变量来示。 char *str1="Apple iPod"; 表示 str1 指向字符串的第一个字符 'A'，如图 5-1 所示。 str1 A p p l e i P o d \0 图 5-1 也可使用数组的表示法，如下所示： char str2[10]=”Apple iPod”; 以图形表示如图 5-2 所示。 str2 A p p l e i P o d \0 图 5-2 str2 是数组名，表示此数组第一个元素的地址（相当于&str2[0]），str2+1 表 示数组第二个元素的地址（相当于&str2[1]），……，依此类推，str2+10 则是空 字符（ '\0'）的地址。字符串的最后都有一个空字符（ '\0'），作为字符串的结束 点，若缺少它，将会产生错误的。 还要注意的是，str1 是指针变量，而 str2 是指针常量。所以 str2 不可以使 用++（自增）和 --（自减）运算符。首先，利用指针变量指向一个字符串，并 以字符的格式将字符串输出，请参阅范例 string3。 范例 string3 /* string3.c */ #include #include int main() { char *str = "Apple iPod"; int i; printf("字符串 str为: "); for(i=0; *str!='\0'; i++) { printf("%c", *str); str++; } getch(); return 0; } 输出结果 字符串 str为: Apple iPod Chapter 5 指针与字符串 81 程序利用循环输出目前指针所指向的字符，直到空字符（ ' \0'）为止。上例 的字符串也可以使用数组的方式加以输出。请参阅范例 string4。 范例 string4 /* string4.c */ #include #include int main() { char *str = "Apple iPod"; int i; printf("字符串 str为: "); for(i=0; str[i]!='\0'; i++) printf("%c", str[i]); getch(); return 0; } 输出结果同范例 string3。其实最方便的方法是利用%s，直接将字符串加以 输出。如范例 string5 所示。 范例 string5 /* string5.c */ #include #include int main() { char *str1 = "Apple iPod"; char str2[] = "Apple iPod"; printf("字符串 str1为 %s\n", str1); printf("字符串 str2为 %s\n", str2); system("PAUSE"); return 0; } 输出结果 字符串 str1为 Apple iPod 字符串 str2为 Apple iPod 要注意的是，此时变量给予的是数组名，如 str1 和 str2。因为数组名表示 数组第一个元素的地址，所以会从此地址一直打印到字符串的结束点（空字符 ' \0'）。若将上一范例的 str2 数组元素的个数修改为 10，其结果为何，请参阅范 例 string7。 范例 string7 /* string7.c */ #include #include int main() { char *str1 = "Apple iPod"; char str2[10] = "Apple iPod"; Part 1 C 程序语言篇 82 82 printf("字符串 str1为 %s\n", str1); printf("字符串 str2为 %s\n", str2); system("PAUSE"); return 0; } 输出结果 字符串 str1为 Apple iPod 字符串 str2为 Apple iPod+ 在输出结果中，str2 的字符串是错误的，因为分配给 str2 的空间不足，使 得它无法存放空字符（ '\0'）。这也就是为什么常将数组的元素的个数省略，而 由系统去决定的原因。 除了在定义字符串变量时，直接给予一个字符串外，也可利用其他的方式 得到。请参阅范例 string10。 范例 string10 /* string10.c */ #include #include int main() { char *str1 = "Learning pointer now!"; char str2[] = "Go ahead"; char *str3; char str4[20]; str3 = "I want to buy a iPod\n"; printf("C or C++: "); scanf("%s", str4); printf("\n%s\n", str1); printf("%s\n", str2); printf("%s\n", str3); printf("Learning %s now\n", str4); system("PAUSE"); return 0; } 输出结果 C or C++: C Learning pointer now Go ahead I want to buy a iPod Learning C now str1 和 str2 都是在定义时指定初值，str4 数组是以键盘输入的方式得到一个 字符串，而 str3 指针变量则是以赋值方式得到一个字符串。 注意，若将此范例的 str3 改为数组，而 str4 以指针变量表示，则会有错误 信息产生，如下所示。 Chapter 5 指针与字符串 83 char str3[20]; char *str4; 为什么呢？因为 str3 是一个数组，它是指针常量，所以 str3 已在固定的地 址，不可以再指定一个字符串地址给它。str4 是一个指针变量，不可以由输入 的方式来完成指定的操作。这些都是大家很容易出错的地方。 5-2 常用的库函数 通常谈到字符串的操作，不外乎计算字符串长度（ string length），进行字 符串复制（ string copy）、字符串连接（ string concatenate）、字符串比较（ string compare）。要完成这些动作，最方便的是调用字符串的库函数，但要包含 string.h 头文件，因为这些字符串库函数的原型都在这个头文件中。 以下的范例除了调用字符串的库函数外，也利用字符串指针自行编写程 序，以模拟这些库函数的功能，希望大家能学到更多有关字符串指针的操作方 式。让我们先从计算字符串的长度开始。 5-2-1 计算字符串的长度 字符串的长度表示此字符串有多少个字符，但不包括空字符（ '\0'）。计算字 符串长度的库函数为 strlen，其语法如下： strlen(str1); 表示计算 str1 字符串共有多少个字符，但不包括空字符。请参阅范例 stringLength。 范例 stringLength /* stringLength.c */ #include #include int stringLength(char *); int main() { int length=0; char *str = "Apple iPod"; printf("The length of \"%s\" is %d\n\n", str, strlen(str)); /* using my method */ length = stringLength(str); printf("The length of \"%s\" is %d\n", str, length); system("PAUSE"); return 0; } int stringLength(char *p) { int t=0; Part 1 C 程序语言篇 84 84 while(*p !='\0') { t++; p++; } return t; } 输出结果 The length of "Apple iPod" is 10 The length of "Apple iPod" is 10 在 stringLength()函数中，若*p不为空字符（ '\0'），则将变量 t 加 1，之后再 把 p指针移到下一个字符的地址。上述的操作将持续进行，直到*p 为空字符才 结束，因为空字符是字符串的结束字符。 5-2-2 字符串的复制 字符串复制的库函数为 strcpy，其语法如下： strcpy(str1, str2); 表示从 str2 字符串的第一个字符，逐一地复制到 str1 字符串。注意，第一 个参数 str1 是接收者，第二个参数 str2 是给予者。请看范例 stringCopy。 范例 stringCopy /* stringCopy.c */ #include #include #include int main() { char *s = "iPhone"; char t[80] = " "; printf("Before strcpy(t, s)\n"); printf("s = %s\n", s); printf("t = %s\n", t); printf("After strcpy(t, s)\n"); strcpy(t, s); printf("s = %s\n", s); printf("t = %s\n", t); system("PAUSE"); return 0; } 输出结果 Before strcpy(t, s) s=iPhone t= After strcpy(t, s) s=iPhone t=iPhone 若 t 原来就有字符串，则此字符串会被 s 字符串所覆盖，用户要特别小心使 用，以免数据遗失。字符串的复制动作，如图 5-3 所示。 Chapter 5 指针与字符串 85 s i P h o n e \0 t 图 5-3 注意！ t 字符串要有足够的空间来容纳 s 字符串。 若将范例 stringCopy 中的 char t[80] = " "; 改为 char *t; 将会有错误产生。因为 t 是指针变量，且没有一个指向的内存空间，这是我 们常犯错的地方。解决的方法是要先分配内存给 t 指针变量。如下所示： t =(char *) malloc(80*sizeof(char)); 接下来，我们参照字符串复制的原理，自行编写一个用户自定义函数，以 模拟 strcpy 函数的做法，如范例 myStringCopy 所示。 范例 myStringCopy /* myStringCopy.c */ #include #include void myStringCopy(char *, char *); int main() { int length=0; char str2[80]; char *str1 = "Apple iPod"; printf("调用字符串库函数: strcpy()...\n"); strcpy(str2, str1); printf("str2=%s\n\n", str2); /* using my method */ myStringCopy(str2, str1); printf("调用用户自定义函数: myStringCopy()...\n"); printf("str2=%s\n", str2); system("PAUSE"); return 0; } void myStringCopy(char *dest, char *source) { while((*dest = *source) != '\0') { source++; dest++; } } 输出结果 调用字符串库函数: strcpy()... Str2=Apple iPod Part 1 C 程序语言篇 86 86 调用用户自定义函数: myStringCopy()... Str2=Apple iPod 在 myStringCopy() 函数中，利用 while 循环，将 *source 的内容指定给 *dest，若字符不是 '\0'，则将 source 和 dest 的指针移到下一个地址，继续执行 复制的动作。 若只需复制 n个字符时，则调用 strncpy 库函数，其语法如下： strncpy(str1, str2, n); 将 str2 的前 n个字符复制到 str1。请参阅范例 myStringCopy_n。 范例 myStringCopy_n /* myStringCopy_n.c */ #include #include void myStringCopy_n(char *, char *, int n); int main() { int length=0; char str2[80]; char *str1 = "Apple iPod"; char str3[80]; printf("调用字符串库函数: strncpy()...\n"); strncpy(str2, str1, 5); str2[5]='\0'; printf("str2=%s\n\n", str2); /* using my method */ myStringCopy_n(str3, str1, 5); str3[5]='\0'; printf("调用用户自定义函数: myStringCopy_n()...\n"); printf("str3=%s\n", str3); system("PAUSE"); return 0; } void myStringCopy_n(char *dest, char *source, int n) { int i=1; while( (i <= n) && (*dest = *source) != '\0' ) { source++; dest++; i++; } } 输出结果 调用字符串库函数: strncpy()... Str2=Apple 调用用户自定义函数: myStringCopy_n()... Str3=Apple myStringCopy_n() 函数大致上与 myStringCopy() 函数相同，但由于它只复 制字符串前 n 个字符，所以多了 i 变量，用以判断它是否小于 n。接下来，讨论 Chapter 5 指针与字符串 87 字符串的连接。 5-2-3 字符串的连接 字符串的连接的库函数为 strcat，其语法如下： strcat(str1, str2); 表示将 str2 字符串连接到 str1 字符串的尾端。注意，str1 必须要分配足够 的空间。请参阅范例 stringConcate。 范例 stringConcate /* stringConcate.c */ #include #include #include void stringConcate(char *, char *); int main() { char str2[80]="I want to buy a "; char *str1 = "Apple iPod"; char str3[80]="I want to buy a "; printf("使用库函数 strcat()....\n"); strcat(str2, str1); printf("str2 = %s\n\n", str2); /* using my method */ stringConcate(str3, str1); printf("调用用户自定义函数 stringConcate()....\n"); printf("str3 = %s\n", str3); system("PAUSE"); return 0; } void stringConcate(char *dest, char *source) { while(*dest != '\0') dest++; while((*dest=*source) != '\0') { source++; dest++; } } 输出结果 使用库函数 strcat().... Str2= I want to buy a Apple iPod 调用用户自定义函数 stringConcate().... Str3= I want to buy a Apple iPod 在 stringConcate() 函数中，利用循环先追踪 dest 字符串的结束点，接下来， 将 source指针指向的字符（*source）指定给（*dest），直到*source是空字符为止。 若只要连接 n 个字符时，则可调用 strncat 库函数，其语法如下： Part 1 C 程序语言篇 88 88 strncat(str1, str2, n); 意思是将 str2 的前 n个字符连接到 str1。请参阅范例 stringConcate_n。 范例 stringConcate_n /* stringConcate_n.c */ #include #include #include void stringConcate_n(char *, char *, int); int main() { char str2[80]="I want to buy a "; char *str1 = "Apple iPod"; char str3[80]="I want to buy a "; printf("使用库函数 strncat()....\n"); strncat(str2, str1, 5); printf("str2 = %s\n\n", str2); /* using my method */ stringConcate_n(str3, str1, 5); printf("调用用户自定义函数 stringConcate_n()....\n"); printf("str3 = %s\n", str3); system("PAUSE"); return 0; } void stringConcate_n(char *dest, char *source, int n) { int i=1; while(*dest != '\0') dest++; while( i<=n && (*dest=*source) != '\0' ) { source++; dest++; i++; } } 输出结果 使用库函数 strncat().... Str2= I want to buy a Apple 调用用户自定义函数 stringConcate_n().... str3= I want to buy a Apple stringConcate_n() 函数大致上和 stringConcate 函数相同，只是多了一个 i 变 量用以判断是否大于 n。 5-2-4 字符串的比较 字符串的比较也可以说是最常用的。若要比较两个字符串是否相等，有些 人可能会这样编写程序，如范例 stringCompare10 所示。 Chapter 5 指针与字符串 89 范例 stringCompare10 /* stringCompare10.c */ #include #include int main() { char str1[] = "Honda Civic"; char str2[] = "Honda Civic"; printf("str1指向的地址: %x\n", str1); printf("str2指向的地址: %x\n", str2); if (str1 == str2) printf("str1 和 str2是相等的\n"); else printf("str1 和 str2是不相等的\n"); system("PAUSE"); return 0; } 输出结果 str1指向的地址: 22ff60 str1指向的地址: 22ff50 str1 和 str2是不相等的 此程序是在比较 st1 和 str2 的地址是否相等，而不是比较内容是否相等。 因为 str1 和 str2 是数组名，表示的是数组第一个元素的地址。所以此范例并不 是在比较字符串的内容。 若改用指针变量的话，则情况又不一样了，请参阅范例 stringCompare20。 范例 stringCompare20 /* stringCompare20.c */ #include #include int main() { char *str1 = "Honda Civic"; char *str2 = "Honda Civic"; char *str3 = "Honda Accord"; printf("str1指向的地址: %x\n", str1); printf("str2指向的地址: %x\n", str2); printf("str3指向的地址: %x\n", str3); if (str1 == str2) printf("str1 和 str2是相等的\n"); else printf("str1 和 str2是不相等的\n"); if (str1 == str3) printf("str1 和 str3是相等的\n"); else printf("str1 和 str3是不相等的\n"); system("PAUSE"); return 0; } Part 1 C 程序语言篇 90 90 输出结果 str1指向的地址: 4156dc str2指向的地址: 4156dc str3指向的地址: 4156e0 str1 和 str2是相等的 str1 和 str3是不相等的 此范例也是在比较地址，因为指针变量也是地址。从输出结果得知， str1 与 str2 的地址是相等的，因为 str1 与 str2 指针变量都指向相同的字符串 "Honda Civic"。而 str3 "Honda Accord"是不一样的字符串，所以 str3 指向的地址和 str1 与 str2 不一样。 也可以利用 malloc 函数先分配内存，再指定一个字符串给它，如范例 stringCompare30 所示。 范例 stringCompare30 /* stringCompare30.c */ #include #include int main() { char *str1 = (char *)malloc(20); str1 = "Honda Civic"; char *str2 = (char *)malloc(20); str2 = "Honda Civic"; char *str3 = (char *)malloc(20); str3 = "Honda Accord"; printf("str1指向的地址: %x\n", str1); printf("str2指向的地址: %x\n", str2); printf("str3指向的地址: %x\n", str3); if (str1 == str2) printf("str1 和 str2是相等的\n"); else printf("str1 和 str2是不相等的\n"); if (str1 == str3) printf("str1 和 str3是相等的\n"); else printf("str1 和 str3是不相等的\n"); system("PAUSE"); return 0; } 一般我们不会采用前两种方式来比较两个字符串是否相等，这里的用意是 让您了解这样的比较方法是错的。当然利用字符串的库函数 strcmp 来比较两个 字符串是否相等是最正统也是最安全的。strcmp 函数的语法如下： strcmp(str1, str2); 此语句表示比较 str1与 str2这两个字符串是否相等。请参阅范例 stringCompare 所示。 Chapter 5 指针与字符串 91 范例 stringCompare /* stringCompare.c */ #include #include #include int stringCompare(char *, char *); int main() { char *str1 = "Honda Civic"; char *str2 = "Honda Accord"; int value; printf("str1: %s\n", str1); printf("str2: %s\n", str2); printf("\n使用库函数 strcmp(str1, str2)....\n"); value=strcmp(str1, str2); switch(value) { case 0: printf("str1 与 str2 相等\n"); break; case 1: printf("str1 大于 str2\n"); break; case -1: printf("str1 小于 str2\n"); break; } /* using my method */ value=stringCompare(str1, str2); printf("\n调用用户自定义函数 stringCompare(str1, str2)....\n"); if(value==0) printf("str1 与 str2 相等\n"); else if(value>0) printf("str1 大于 str2\n"); else printf("str1 小于 str2\n"); system("PAUSE"); return 0; } int stringCompare(char *x, char *y) { for( ; *x == *y; x++, y++) if(*x=='\0') return 0; return *x-*y; } 输出结果 str1: Honda Civic str2: Honda Accord 使用库函数 strcmp(str1,str2).... str1 大于 str2 调用用户自定义函数 stringCompare(str1,str2).... str1 大于 str2 Part 1 C 程序语言篇 92 92 在 stringCompare()函数中，比较*x 和*y 的内容是否相等，假如相等，则再 判断*x 是否为空字符，若不是，则将*x 和*y 的内容相减后返回。以流程图表 示，如图 5-4 所示。 图 5-4 有时在比较两个字符串时，并不需要比较整个字符串，只要比较前面几个 字符即可，如范例 stringCompare_n 所示。 范例 stringCompare_n /* stringCompare_n.c */ #include #include int stringCompare_n(char *, char *, int); int main() { char *str1 = "Honda Civic"; char *str2 = "Honda Accord"; int value; printf("str1: %s\n", str1); printf("str2: %s\n", str2); printf("\nUsing strncmp(str1, str2, 5)....\n"); value=strncmp(str1, str2, 5); switch(value) { case 0: printf("str1 is equal to str2\n"); break; case 1: printf("str1 is greater than str2\n"); break; case -1: printf("str1 is less than str2\n"); break; } /* using my method */ *x和*y的内容 相减后返回 *x与*y的内 容是否相等 *x是否为 空字符 回传() 是 否 是 否 Chapter 5 指针与字符串 93 value=stringCompare_n(str1, str2, 5); printf("\nUsing stringCompare_n(str1, str2, 5)....\n"); if(value==0) printf("str1 is equal to str2\n"); else if(value>0) printf("str1 is greater than str2\n"); else printf("str1 is less than str2\n"); system("PAUSE"); return 0; } int stringCompare_n(char *x, char *y, int n) { int i; for(i=1; (*x == *y) || i<=n; x++, y++) if(*x == '\0') return 0; return *x-*y; } 输出结果 str1: Honda Civic str2: Honda Accord Using strncmp(str1, str2, 5).... str1 is equal to str2 Using stringCompare_n(str1, str2, 5).... str1 is equal to str2 以上仅讨论有关字符串的长度、复制、连接与比较等四个主题，同时以库 函数运行，并编写用户自定义函数，以模拟这些库函数的用法，期望读者能从 这些主题中学到更多有关字符串指针的操作方式，这也是本书的重点之一。 5-3 调试题 请将以下的程序加以修正。 1. /* stringBugs10.c */ #include #include int main() { char *str1 = "Learning pointer now!"; char str2[] = "Go ahead"; char str3[20]; char *str4; str3 = "I want to buy an iPod\n"; printf("c or C++: "); scanf("%s", str4); printf("\n%s\n", str1); printf("%s\n", str2); printf("%s\n", str3); printf("Learning %s now\n", str4); Part 1 C 程序语言篇 94 94 system("PAUSE"); return 0; } 2. /* stringCopyBugs.c */ #include #include #include int main() { char *s = "iPhone"; char *t; printf("Before strcpy(t, s)\n"); printf("s = %s\n", s); printf("t = %s\n", t); printf("After strcpy(t, s)\n"); strcpy(t, s); printf("s = %s\n", s); printf("t = %s\n", t); system("PAUSE"); return 0; } 5-4 程序实战 1. strchr(str, 'd')函数是寻找 d字符第一次在字符串 str 中出现的地址。试编 写模拟此函数的程序，并加以测试。 2. stricmp(t, s)函数是比较 t, s 两个字符串，且忽略大小写的差异。试编写 模拟此函数的程序，并加以测试。