基础知识

字符串常量

定义

字符串常量是指用双引号括起来的内容（不包含双引号本身）。

双引号是用来告知编译器它括起来的是字符串。——《C Primer Plus》

性质

1. 字符串常量是储存在静态空间里的静态数组，拥有静态变量所拥有的性质：只被储存一次、存在于整个生命周期。
   在定义相同内容的字符串常量时，可能只为其分配一次存储空间，也可能分配多次
2. 字符串常量（包括双引号及其括起来的内容）代表该字符串存储空间的首地址——类似数组名。
3. 定义时在内存中储存的内容是双引号括起来的内容+结尾的空字符。

字符串数组

1. 指针存储

int main()
{
	char string1[3] = "Hi";
	char string2[6] = "Hello";
	char string3[7] = "hahaha";
	char* StringPtr[3]; //建立一个含三个类型为指向字符的指针的元素的数组
	StringPtr[0] = string1;
	StringPtr[1] = string2;
	StringPtr[2] = string3;
/*再依次让三个指针指向不同的字符串首元素的地址（即字符串的首地址）*/
}

2. 数组存储

int main()
{
	char stringss[3][7] = {"Hi","Hello","hahaha"};//建立一个二维数组
}

3. 两者的差别

• 二维数组的储存方式更直观，但占用了更多不必要的空间（当字符串长度差别很大时，这种劣势会更明显），指针的储存方式则相反。
• 在做排序时，直接排序指针比对数组的直接排序（利用strcpy函数）内容简单，而且保留了数组中字符串的原始顺序。见代码：

#include <string.h>
int main()
{
	char stringss[3][7] = {"Hi","Hello","hahaha"};
	for( int i = 0; i < 3; i++ )
	{
		StringPtr[i] = stringss[i];
	}
	/*按字典顺序排序指针*/
	for( int i = 0; i < 3; i++ )
	{
		for( int k = i+1; k < 3; i++ )
		{
			if( strcmp( StringPtr[i], StringPtr[k]) > 0 )
			{
				char* TempPtr = StringPtr[i];
				StringPtr[i] = StringPtr[k];
				StringPtr[k] = TempPtr;
			}  
		}
	}
	/*此时stringss中的元素均没有发生改变*/
	/*直接按字典顺序排序数组内容*/
	for( int i = 0; i < 3; i++ )
	{
		for( int k = i+1; k < 3; k++ )
		{
			if( strcmp( stringss[i], stringss[k]) > 0 )
			{
				char TempPtr[7];
				strcpy(TempPtr,stringss[i]);
				strcpy(stringss[i] ,stringss[k]);
				strcpy(stringss[k] ,TempPtr);
			}  
		}
	}
	/*此时stringss中原来的顺序无法找到*/
}

空字符vs空指针

• 相同点：空字符和空指针都可用数值0来表示
• 不同点：空字符代表的0是指ASCII码表上0对应的空字符’\0’，空指针（NULL）代表的0是指的是一个地址，该地址不会与任何数据的有效地址对应。

定义和初始化

用数组储存字符串（3种方式）

第一种：

char str[] = "Hello"; //用字符串常量初始化

第二种：

char str[6] = {'H''i''\0'};//省略括号中的无语法问题，但数组大小只有3
char str[] = {'H''i''\0'};

第三种：

#include <stdio.h>
char str[10];
scanf("%s", str);

1. 在初始化数组时，若指定了数组大小，所有未被使用的元素都被自动初始化为’\0’。
   因此如上方法2的第一种，初始化的结果是’H’ ‘i’ ‘\0’ ‘\0’ ‘\0’ ‘\0’
2. 字符串常量之间没有空格或用空白字符分隔，等价于其串连起来的字符串。

char str[] = "Hello " "wor""ld";
char str1[] = "Hello world";

这里str和str1的内容是一样的。

用指针访问字符串

char *str = "Hello"; //名为str的指针指向字符串常量所在的首地址

不同指针指向相同内容的字符串常量，编译器可能只给该字符串常量分配1次，（也可能分配多次）储存空间。

二者的对比

1. 数组有顶层const，因此数组不是可被赋值的左值。数组名代表的地址不可改变。而指针指向的地址可以改变（但其指向的字符串地址无法改变）。
2. 定义时，字符串被储存在静态存储区中。
   用数组存储字符串时，是将静态存储区中的字符串拷贝到数组中；
   而指针未为字符串的存储分配具体空间，用指针定义字符串时，实则是让指针访问该静态变量所储存的地址。这也就导致此时不能用scanf对字符串进行输入，用指针修改字符串中元素的值时，可能导致其它指向相同内容字符串的指针指向的值发生改变（而相同内容的数组之间是独立的）。

建议在把指针初始化为字符串字面量时使用const限定符。
如果不修改静态存储的字符串本身，不要使用指针指向字符串字面量。
——《C Primer Plus》

字符串函数

输入与输出(头文件stdio.h)

字符串的输入

	调用格式	读取时的停止标识符	读取方式	是否导致越界	优势	特点
gets	gets(StringName);	换行符	整行读入，丢弃末尾换行符	可能	优势，可能c99建议不用，c11废除此函数	方便，但容易产生不可预判的结果
fgets	fgets(StringName, StringLength, stdin);	return键	整行读入（会保留末尾的换行符）或读入了StringLength-1个字符	否	避免越界，还可以读取文件中的字符	所有输入的文字留在缓冲区，若不清理则可能被下一个字符数组读取
gets_s	gets_s(StringName, StringLength);	换行符	整行读入（丢弃末尾的换行符）或读入了StringLength-1个字符	否	避免越界	越界时会丢弃该输入行的其他内容，程序将中止或退出，若想程序继续运行，需要另外写“处理函数”
sprintf	与printf基本相同，除左括号后的第一个量是被填入的字符串名	后引号		可能		将本应打印于电脑屏幕的字体储存在字符串中，变量的内容应预先输入好
scanf	scanf("%s", StringName);	空白字符：空格、tab、enter	按单词读入，丢弃末尾空白符	可能	能读取不同种类的数据	详情见数据类型、转换符及标准化输入输出

字符串的输出

	调用格式	是否额外添加换行符	备注
puts	puts(StringName);	是	一直打印直至遇到’\0’，已经被废弃
fputs	fputs(StringName, FileName);	否	将字符串的内容写入文件，若要打印在屏幕上，FileName位置写stdout
printf	printf("%s", StringName);	否	可以输出不同类型的变量，详情见数据类型、转换符及标准化输入输出

常用函数(头文件string.h)

	strlen	strcat(strncat)	strcmp(strncmp)	strcpy(strncpy)
作用	计算字符串（不算结尾空字符）长度	将字符串2拼接到字符串1后面	比较两字符串的的机器排序序列（一般是ASCII码表），str2位于str1前返回正数，位于其后返回负数，二者相等返回0	用第二个字符串的内容等位地覆盖第一个字符串
调用格式	strlen(StringName);	strcat(str1,str2);	strcmp(str1,str2);	strcpy(str1,str2);
特点/局限性	暂无	不能检查组合后的字符串是否越界	比较的是字符串而非字符	str1未必指向字符串的开始。若字符串2过短，会保留字符串1的部分内容。
是否改变字符串	否	str1改变,str2不变	否	str1改变,str2不变
改变结果		str1变为原str1除去空字符后接上整个str2		从str1指向的地址开始，被str2的内容覆盖
加n与原函数的区别		可控制连接后字符串（不包括空字符）的总长度不超过n	只比较前n个字母的机器排序序列	只覆盖从str1到str1+n指向的地址中间的区域
带n函数的调用格式		strncat(str1,str2,n);	strncmp(str1,str2,n);	strncpy(str1,str2,n);

函数原型

size_t strlen(const char*);
char* strcmp(const char*, const char*);
char* strncmp(const char*, const char*, size_t);
char* strcat(char*, const char*);
char* strcpy(char*, const char*);
char* strncat(char*, const char*, size_t);
char* strncpy(char*, const char*, size_t);

较常用函数

/*调用函数strrchr和strchr时，第二个实参可以是字符。*/
/*虽然函数原型中第二个参数的类型是int，但字符在计算机中的储存形式是其ASCII码，因此可直接用int类型进行读取。*/
char* strrchr(const char* s, int c); //查找字符串s中是否有字符c，若有则返回该字符最后一次出现的地址，若无则返回空指针
char* strchr(const char* s, int c); //查找字符串s中是否有字符c，若有则返回该字符首次出现的地址，若无则返回空指针
char* strstr(const char* s1, const char* s2);//查找字符串s1中是否有字符串s2，若有则返回该字符串首次出现的首地址，若无则返回空指针
char* strpbrk(const char* s1, const char* s2);//查找字符串s1中是否有字符串s2中的部分内容，若有则返回该部分字符串在s1中首次出现的首地址，若无则返回空指针

与字符相关的函数（头文件ctype.h）

前言

• 每个被使用的文件都在内存中开辟一个区，用来存放文件的有关信息(如文件的名字、文件状态及文件当前位置等)。这些信息是保存在一个结构体变量中的。该结构体类型是由系统定义的，取名为FILE。FILE是头文件stdio.h中定义的一个结构体，结构如下：

struct iobuf {
    char *ptr;
    int cnt;
    char *base;
    int flag;
    int _file;
    int _charbuf;
    int _bufsiz;
    char *tmpfname;
  };
  typedef struct _iobuf FILE;

• EOF为stdio.h头文件中声明的宏，值为-1。

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一、字符读取

---

1、fgetc函数

fgetc函数从文件流里取出下一个字节并把它作为一个字符(无符号字符)返回。当它到达文件尾或出现错误时，返回EOF，必须通过ferror或feof区分两种情况。

1）引用头文件

#include<stdio.h>

2）函数原型

int  fgetc(FILE *stream)

3）参数 stream

这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要在上面执行操作的流。

4）返回值

该函数以无符号 char 强制转换为 int 的形式返回读取的字符，如果到达文件末尾或发生读错误，则返回 EOF。

5） 案例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
​
int main ()
{
   FILE *fp;
   int c;
   int n = 0;
​
   fp = fopen("test.txt","r");
   if(fp == NULL)
   {
      perror("打开文件时发生错误");
      exit(1);
   }
   if(ferror(fp))
   {
       printf("Error to read the file\n");
       exit(-1);
   }
   do
   {
      c = fgetc(fp);
      if( feof(fp) )
      {
          break ;
      }
      printf("%c", c);
   }while(1);
​
   fclose(fp);
   return 0;
}

假设有一个文本文件test.txt，它的内容如下。文件将作为实例中的输入：

I have a dream!

编译并运行上面的程序，产生如下结果：

I have a dream!

2、getc函数

getc函数从文件流里取出下一个字节并把它作为一个字符(无符号字符)返回。当它到达文件尾或出现错误时，返回EOF，必须通过ferror或feof区分两种情况。

1） 引用头文件

#include<stdio.h>

2）函数原型

int getc(FILE *stream)

3）参数 stream

这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要在上面执行操作的流。

4）返回值

该函数以无符号 char 强制转换为 int 的形式返回读取的字符，如果到达文件末尾或发生读错误，则返回 EOF。

5） 案例

#include<stdio.h>
​
int main()
{
   char cvar;
​
   printf("请输入字符：");
   cvar = getc(stdin);
   printf("输入的字符：");
   putc(cvar, stdout);
   
   return 0;
}

程序执行结果如下：

请输入字符：p
输入的字符：p

注：getc函数的作用和fgetc一样，但它有可能被实现为一个宏，如果这样，stream参数就可能被计算不止一次，所以它不能有副作用(例如不能影响变量)。此外，也不能保证能够使用getc的地址作为一个函数指针。

3、getchar函数

C 库函数 int getchar(void) 从标准输入 stdin 获取一个字符（一个无符号字符）。这等同于 getc 带有 stdin 作为参数。

1）引用头文件

#include<stdio.h>

2）函数原型

int getchar(void)

3）参数NA

4）返回值

该函数以无符号 char 强制转换为 int 的形式返回读取的字符，如果到达文件末尾或发生读错误，则返回 EOF。

5） 案例

#include <stdio.h>
​
int main ()
{
   char c;
 
   printf("请输入字符：");
   c = getchar();
 
   printf("输入的字符：");
   putchar(c);
​
   return(0);
}

程序执行结果如下：

请输入字符：s
输入的字符：s

4、fgets函数

该函数从指定的流 stream 读取一行，并把它存储在 s 所指向的字符串内。当读取 (n-1) 个字符时，或者读取到换行符时(它会把遇到的换行符也传递到接收字符串里，再加上一个表示结尾的空字节\0)，或者到达文件末尾时，它会停止。

1）引用头文件

#include<stdio.h>

2）函数原型

char *fgets(char *s, int n, FILE *stream)

3）参数

• s -- 这是一个指向字符数组的指针，该数组存储了要读取的字符串。

• n -- 这是要读取的最大字符数（包括最后的空字符）。通常是使用以 s传递的数组长度。

• stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要从中读取字符的流。

4）返回值

当成功完成时，fgets返回指向字符串s的指针。如果文件流已到达文件尾，fgets会设置这个文件流的EOF标识并返回一个空指针。如果出现读错误，fgets返回一个空指针并设置errno以指示出错的类型。

5） 案例

#include <stdio.h>
​
int main()
{
   FILE *fp;
   char s[1024];
​
   /* 打开用于读取的文件 */
   fp = fopen("test.txt" , "r");
   if(fp == NULL) {
      perror("打开文件时发生错误");
      return -1;
   }
   if( fgets (s, 1024, fp)!=NULL ) {
      /* 向标准输出 stdout 写入内容 */
      puts(s);
   }
   fclose(fp);
   
   return 0;
}

假设我们有一个文本文件 test.txt，它的内容如下。文件将作为实例中的输入：

Today is 2020

程序运行输出如下结果：

Today is 2020

5、gets函数

该函数从标准输入 stdin 读取一行，并把它存储在 s 所指向的字符串中。当读取到换行符时，或者到达文件末尾时，它会停止，并且会丢弃遇到的换行符。

1）引用头文件

#include<stdio.h>

2）函数原型

char *gets(char *s)

3）参数

s -- 这是指向一个字符数组的指针，该数组存储了 C 字符串。

4）返回值

如果成功，该函数返回 s。如果发生错误或者到达文件末尾时还未读取任何字符，则返回 NULL。

5） 案例

#include <stdio.h>
​
int main()
{
   char str[50];
​
   printf("请输入一个字符串：");
   gets(str);
​
   printf("输入的字符串是：%s", str);
​
   return(0);
}

程序运行输出结果如下：

请输入一个字符串：abcdefg
输入的字符串是：abcdefg

---

二、字符输出

---

1、fputc函数

该函数把参数 char 指定的字符（一个无符号字符）写入到指定的流 stream 中，并把位置标识符往前移动。

1）引用头文件

#include<stdio.h>

2）函数原型

int fputc(int char, FILE *stream)

3）参数

• char -- 这是要被写入的字符。该字符以其对应的 int 值进行传递。

• stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要被写入字符的流。

4）返回值

如果没有发生错误，则返回被写入的字符。如果发生错误，则返回 EOF，并设置错误标识符。

5） 案例

#include <stdio.h>
​
int main ()
{
   int c;
   FILE *fd;
   fd = fopen("D:\\code\\vscode\\c\\practise\\file.txt","r");
   if(fd == NULL)
   {
       perror("文件打开出错！\n");
       return -1;
   }
   c = fgetc(fd);
   while(c != EOF)
   {
        fputc(c,stdout);
        c=fgetc(fd);
   }
   fclose(fd);
   return 0;
}

程序运行输出结果如下：

I have a dream!

2、putc函数

该函数把参数 char 指定的字符（一个无符号字符）写入到指定的流 stream 中，并把位置标识符往前移动。

1）引用头文件

#include<stdio.h>

2）函数原型

int putc(int char, FILE *stream)

3）参数

• char -- 这是要被写入的字符。该字符以其对应的 int 值进行传递。

• stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要被写入字符的流。

4）返回值

该函数以无符号 char 强制转换为 int 的形式返回写入的字符，如果发生错误则返回 EOF。

5） 案例

#include <stdio.h>
​
int main ()
{
   int c;
   FILE *fd;
   fd = fopen("D:\\code\\vscode\\c\\practise\\file.txt","r");
   if(fd == NULL)
   {
       perror("文件打开出错");
       return -1;
   }
   c = fgetc(fd);
   while(c != EOF)
   {
        putc(c,stdout);
        c=fgetc(fd);
   }
   fclose(fd);
​
   return 0;
}

程序运行输出结果如下：

I have a dream!

3、putchar函数

该函数把参数 char 指定的字符（一个无符号字符）写入到标准输出 stdout 中，相当于putc(c,stdout)。

1）引用头文件

#include <stdio.h>

2）函数原型

int putc(int char, FILE *stream)

3）参数

char -- 这是要被写入的字符。该字符以其对应的 int 值进行传递。

4）返回值

该函数以无符号 char 强制转换为 int 的形式返回写入的字符，如果发生错误则返回 EOF。

5） 案例

#include <stdio.h>
​
int main ()
{
   char ch;
​
   for(ch = 'A' ; ch <= 'Z' ; ch++) {
      putchar(ch);
   }
   
   return 0;
}

程序运行输出结果如下：

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

4、fputs函数

该函数把字符串写入到指定的流 stream 中，但不包括空字符。

1）引用头文件

#include <stdio.h>

2）函数原型

int fputs(const char *str, FILE *stream)

3）参数

• str -- 这是一个字符数组，包含了要写入的以空字符终止的字符序列。

• stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要被写入字符串的流。

4）返回值

该函数返回一个非负值，如果发生错误则返回 EOF。

5） 案例

#include <stdio.h>
​
int main ()
{
   int c;
   FILE *fd;
   fd = fopen("D:\\code\\vscode\\c\\practise\\file.txt","w+");
   char *s = "c语言程序设计\n";
   fputs(s,fd);
   fputs("python实战",fd);
   fclose(fd);
​
   return 0;
}

程序运行输出结果如下：

c语言程序设计
python实战

5、puts函数

该函数把一个字符串写入到标准输出 stdout，直到空字符，但不包括空字符。换行符会被追加到输出中。

1）引用头文件

#include <stdio.h>

2）函数原型

int puts(const char *str)

3）参数

str -- 这是要被写入的 C 字符串。

4）返回值

如果成功，该函数返回一个非负值，如果发生错误则返回 EOF。

5） 案例

#include <stdio.h>
​
int main ()
{
   int c;
   FILE *fd;
   fd = fopen("D:\\code\\vscode\\c\\practise\\file.txt","w+");
   char *s = "c语言程序设计\n";
   puts(s);
   fclose(fd);
​
   return 0;
}

程序运行输出结果如下：

c语言程序设计