C語言中與字符串有關函數討論以及安全性能問題

一、strlen函數

strlen（const char *s）

strlen函數結果是得到字符串長度的數值，寫出一個最基本用法的代碼。

    char s1[] = "123456";///假設s1代碼長度爲6
    printf("strlen = %lu\n",strlen(s1));

一般到這裏，大部分初學者都認爲，存入數組裏的是6個字符長度。但是真的是這樣嗎？ 我們再接着加入一條語句用來測試該字符串所得到的空間是多少？

printf("sizeof = %lu\n",sizeof(s1));///用來觀察s1分得了多少空間

結果是非常amazing啊！


爲什麼s1的長度是7？？？
這裏就要引入了字符串數組的一些性質。還是以s1爲例，把s1輸入數組中，輸入結束時，程序會自動給數組的最後一位加上’\0’的符號，用來表示當數組輸入結束。
所以’\0’其實也是佔了一個位置，於是就有了我們看到sizeof(s1)=7。

以上我們是使用數組來定義的，現在改用指針定義，看看有沒有什麼不同。

    char* s1 = "123456";
    printf("strlen = %lu\n",strlen(s1));
    printf("sizeof = %lu\n",sizeof(s1));///結果爲4，是指針s1大小爲4

廢話不多說，直接上實驗結果圖。
結果也是非常amazing啊~

這裏我們可以看到，sizeof(s1)的值爲4。細心的同學會看到指針部分的代碼片段中有一個註釋，解釋了指針的大小爲4。使用指針定義時，s1是指向字符串中的’1’的位置，於是就有了4的出現。

以下函數中的，以指針舉例，有不明白的地方再返回看看。

二、strcmp函數

int strcmp ( const char *s1, const char *s2 );

比較兩個字符串，返回：

• 0：s1 == s2
• 1: s1 > s2
• -1: s1 < s2

同樣，我們看一下他的用法。

	char *s1 = "abc";
   	char *s2 = "bbc";
   	char *s3 = "abc";
   	printf("s1:s2 = %d\n",strcmp(s1,s2));///比較字符串s
   	printf("s1:s3 =  %d\n",strcmp(s1,s3));///字符串s1=s3
   	printf("s2:s3 =  %d\n",strcmp(s2,s3));///字符串s2>s3

1.第一條輸出語句，s1和s2相比較，‘a’的ASCII碼（十進制，97）在’b’（十進制，98）前面，所以s1 < s2，得到的結果是-1。
2.第二條輸出語句，s1和s3相比較，兩個字符串是相同的，得到的結果是0。
3.第三條輸出語句，s2和s3相比較，‘b’的ASCII碼（十進制，98）在’a’（十進制，97）前面，所以s2 > s3，得到的結果是1。

三、strcpy函數

 char* strcpy( char *restrict dst, const char *restrict src );

作用是把src的字符串複製到dst中，並返回dst
簡單的用法：

	char *src = "abc";
    char *dst = (char *)malloc(strlen(src)+1);///複製包含結束標誌的字符串
    printf("dst = %s",strcpy(dst,src));

上代碼運行圖

這裏說一下爲什麼使用malloc創建空間時需要加一，在strlen中解釋過了，字符串賦值的時候會自動加上一個’\0’作爲結束標誌，所以需要多創建一個空間。

四、strcat函數

char* strcat( char *restrict s1, const char *restrict s2 );

即把s2拷貝到s1後面，接成一個長的字符串，並返回s1（s1必須要具有足夠的空間）

	char src[] = "abc";
    char dst[] = "Hello";
    printf("dst = %s",strcat(src,dst));

這裏使用數組表達的更清楚，所以不用指針寫。
看看運行結果怎麼樣。

此處我們看到了程序把dst裏的內容放置在了src後面的，組合成了一新的數組。

圖示可以看出，src字符串的第一個字符’a’，放到了dst的結束標誌符的位置。可以得出一個等價式：dst[strlen(dst)] = src[0]。

五、strchr函數

char * strchr( const char* s, int c );

即查找指針s所指向的字符串（從左往右查找）裏，c字符第一次出現的位置，返回指針。

char * strrchr( const char* s, int c );

即查找指針s所指向的字符串（從右往左查找）裏，c字符第一次出現的位置，返回指針。

以上指針返回NULL表示沒有找到。
口說無憑，上代碼：

    char *s = "Hello";
    printf("%s\n",strchr(s,'l'));

上運行結果：

結果也是非常amazing啊，指針p所在的位置剛好是字符串中第一次出現’l’的地方。

舉一反三：
如果我要是想查找到第二個’l’咋辦？使用strchr是一種辦法，使用的條件下比較特殊。接下來介紹一種技巧，從左到右查找第二個相同的字符：

    char *s = "Hello";
    char *p = strchr(s,'l');
    p = strchr(p+1,'l');
    printf("%s\n",p);

第一次查找’l’指針所到的位置是2（0、1、2，共計移動三次），那麼接下來找’l’，則從位置3開始找起，對應代碼裏的p+1。

六、strstr函數

char * strstr( const char *s1, const char *s2 );

在字符串中尋找一個字符串（不忽略大小寫）

    char *s1 = "HELLO123hello";
    char *s2 = "hello";
    printf("%s\n",strstr(s1,s2));

char * strcasestr( const char *s1, const char *s2 );

在字符串中尋找一個字符串（忽略大小寫）

char *s1 = "HELLO123hello";
char *s2 = "hello";
printf("%s\n",strcasestr(s1,s2));

那麼接下來有一個問題來了，如果使用strcpy和strcat函數導致數組越界怎麼辦？
給大家舉個例子：
s1 = {“123456”};

s2 = {“123”};

這種情況下我們使用strcpy和strcat函數，肯定會出現報錯的情況，但是又不想大面積更改代碼。建議看看下面的內容。

安全版本

反思：使用strcpy和strcat都有可能出現數組內存不夠導致越界的情況發生，於是就有了下面的安全版本的誕生。儘可能的使用安全版本

char* strncpy( char* restrict dst, const char* restrict src, size_t n );

char* strncat( char* restrict s1, const char* restrict s2, size_t n );

int strncmp( const char* s1, const char* s2, size_t n );

這裏的strncmp函數，表示爲比較兩個字符串的內容。n：比較字符串前n個字符。

舉個栗子：

 *s1 = {"abcde"};
 *s2 = {"abcdef123"}

如果是正常使用strcmp函數，會出現報錯的情況。
現在改用strncmp方式，最後多加入一個參數n。（strncmp（s1,s2,n），此時n的數值爲min（strlen(s1),strlen(s2)）,即此時n取值爲s1的字符串長度，max = 5，min = 1。理論上是可以取0，但是沒有什麼實際的意義，反而佔用計算機程序資源）

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