C функции для работы со строками. Манипуляции над строками. Создание и инициализация строки

14.05.2019

Строки. Ввод-вывод строк. Форматированный ввод-вывод. Обработка строк с использованием стандартных функций языка С. Работа с памятью.

1.1. Объявление и инициализация строк.

Строкой называется массив символов, который заканчивается пустым символом ‘\0’. Строка объявляется как обычный символьный массив, например,

char s1; // строка длиной в девять символов

char *s2; // указатель на строку

Различие между указателями s1 и s2 заключается в том, что указатель s1 является именованной константой, а указатель s2 – переменной.

Строковые константы заключаются в двойные кавычки в отличие от символов, которые заключаются в одинарные кавычки. Например,

“This is a string.”

Длина строковой константы не может превышать 509 символов по стандарту. Однако, многие реализации допускают строки большей длины.

При инициализации строк размерность массива лучше не указывать, это выполнит компилятор, подсчитав длину строки и добавив к ней единицу. Например,

char s1 = “This is a string.”;

В языке программирования С для работы со строками существует большое количество функций, прототипы которых описаны в заголовочных файлах stdlib.h и string.h. Работа с этими функциями будет рассмотрена в следующих параграфах.

1.2. Ввод-вывод строк.

Для ввода строки с консоли служит функция

char* gets (char *str);

которая записывает строку по адресу str и возвращает адрес введенной строки. Функция прекращает ввод, если встретит символ ‘\n’ или EOF (конец файла). Символ перехода на новую строку не копируется. В конец прочитанной строки помещается нулевой байт. В случае успеха функция возвращает указатель на прочитанную строку, а в случае неудачи NULL.

Для вывода строки на консоль служит стандартная функция

int puts (const char *s);

которая в случае удачи возвращает неотрицательное число, а в случае неудачи – EOF.

Прототипы функций gets и puts описаны в заголовочном файле stdio.h.

#include

printf("Input String: ");

1.3. Форматированный ввод-вывод.

Для форматированного ввода данных с консоли используется функция

int scanf (const char *format, …);

которая в случае успешного завершения возвращает количество единиц прочитанных данных, а в случае неудачи – EOF. Параметр format должен указывать на форматируемую строку, которая содержит спецификации форматов ввода. Количество и типы аргументов, которые следуют после строки форматирования, должны соответствовать количеству и типам форматов ввода, заданным в строке форматирования. Если это условие не выполняется, то результат работы функции непредсказуем.

Пробел, символы "\t" или "\n" в форматной строке описывают один или более пустых символов во входном потоке, к которым относятся символы: пробел, ‘\t’, ‘\n’, ‘\v’, ‘\f’. Функция scanf пропускает пустые символы во входном потоке.

Литеральные символы в форматной строке, за исключением символа %, требуют, чтобы во входном потоке появились точно такие же символы. Если такого символа нет, то функция scanf прекращает ввод. Функция scanf пропускает литеральные символы.

В общем случае спецификация формата ввода имеет вид:

%[*] [ширина] [модификаторы] тип

Символ ‘*’ обозначает пропуск при вводе поля, определенного данной спецификацией;

- ‘ширина’ определяет максимальное число символов, вводимых по данной спецификации;

Тип может принимать следующие значения:

c – символьный массив,

s – строка символов, строки разделяются пустыми символами,

d – целое число со знаком в 10 с/c,

i – целое число со знаком, система счисления завит от двух первых цифр,

u – целое число без знака в 10 с/с,

o – целое число без знака в 8 с/c,

х, Х – целое число без знака в 16 с/с,

e, E, f, g, G – плавающее число,

p – указатель на указатель,

n – указатель на целое,

[…] – массив сканируемых символов, например, .

В последнем случае из входного потока будут вводиться только символы, заключенные в квадратные скобки. Если первый символ внутри квадратных скобок равен ‘^’, то вводятся только те символы, которые не входят в массив. Диапазон символов в массиве задается через символ ‘-‘. При вводе символов ведущие пустые символы и завершающий нулевой байт строки также вводятся.

Модификаторы могут принимать следующие значения:

h – короткое целое,

l, L – длинное целое или плавающее,

и используются только для целых или плавающих чисел.

В следующем примере показаны варианты использования функции scanf. Обратите внимание, что перед спецификатором формата, начиная с ввода плавающего числа, стоит символ пробел.

#include

printf("Input an integer: ");

scanf("%d", &n);

printf("Input a double: ");

scanf(" %lf", &d);

printf("Input a char: ");

scanf(" %c", &c);

printf("Input a string: ");

scanf(" %s", &s);

Обратите внимание, что в этой программе число с плавающей точкой проинициализировано. Это сделано для того, чтобы компилятор подключил библиотеку для поддержки работы с плавающими числами. Если этого не сделать, то на этапе выполнения при вводе плавающего числа произойдет ошибка.

Для форматированного вывода данных на консоль используется функция

int printf (const char *format, …);

которая в случае успешного завершения возвращает количество единиц выведенных данных, а в случае неудачи – EOF. Параметр format представляет собой форматируемую строку, которая содержит спецификации форматов вывода. Количество и типы аргументов, которые следуют после строки форматирования, должны соответствовать количеству и типам спецификациям формата вывода, заданным в строке форматирования. В общем случае спецификация формата вывода имеет вид:

%[флаги] [ширина] [.точность] [модификаторы] тип

- ‘флаги’ – это различные символы, уточняющие формат вывода;

- ‘ширина’ определяет минимальное количество символов, выводимых по данной спецификации;

- ‘.точность’ определяет максимальное число выводимых символов;

- ‘модификаторы’ уточняют тип аргументов;

- ‘тип’ определяет тип аргумента.

Для вывода целых чисел со знаком используется следующий формат вывода:

%[-] [+ | пробел] [ширина] [l] d

- – выравнивание влево, по умолчанию – вправо;

+ – выводится знак ‘+’, заметим, что для отрицательных чисел всегда выводится знак ‘-‘;

‘пробел’ – в позиции знака выводится пробел;

d – тип данных int.

Для вывода целых чисел без знака используется следующий формат вывода:

%[-] [#] [ширина] [l]

# – выводится начальный 0 для чисел в 8 c/c или начальные 0x или 0X для чисел в 16 c/c,

l – модификатор типа данных long;

u – целое число в 10c/c,

o – целое число в 8 c/c,

x, X – целое число в 16 c/c.

Для вывода чисел с плавающей точкой используется следующий формат вывода:

%[-] [+ | пробел] [ширина] [.точность]

"точность" – обозначает число цифр после десятичной точки для форматов f, e и E или число значащих цифр для форматов g и G. Числа округляются отбрасыванием. По умолчанию принимается точность в шесть десятичных цифр;

f – число с фиксированной точкой,

e – число в экспоненциальной форме, экспонента обозначается буквой "e",

E – число в экспоненциальной форме, экспонента обозначается буквой "E",

g – наиболее короткий из форматов f или g,

G – наиболее короткий из форматов f или G.

printf ("n = %d\n f = %f\n e = %e\n E = %E\n f = %.2f", -123, 12.34, 12.34, 12.34, 12.34);

// печатает: n = 123 f = 12.340000 e = 1.234000e+001 E = 1.234000E+001 f = 12.34

1.4. Форматирование строк.

Существуют варианты функций scanf и printf, которые предназначены для форматирования строк и называются соответственно sscanf и sprintf.

int sscanf (const char *str, const char *format, …);

читает данные из строки, заданной параметром str, в соответствии с форматной строкой, заданной параметром format. В случае удачи возвращает количество прочитанных данных, а в случае неудачи – EOF. Например,

#include

char str = "a 10 1.2 String No input";

sscanf(str, "%c %d %lf %s", &c, &n, &d, s);

printf("%c\n", c); // печатает: a

printf("%d\n", n); // печатает: 10

printf("%f\n", d); // печатает: 1.200000

printf("%s\n", s); // печатает: String

int sprintf (char *buffer, const char *format, …);

форматирует строку в соответствии с форматом, который задан параметром format и записывает полученный результат в символьный массив buffer. Возвращает функция количество символов, записанных в символьный массив buffer, исключая завершающий нулевой байт. Например,

#include

char str = "c = %c, n = %d, d = %f, s = %s";

char s = "This is a string.";

sprintf(buffer, str, c, n, d, s);

printf("%s\n", buffer); // печатает: c = c, n = 10, d = 1.200000, s = This is a string

1.5. Преобразование строк в числовые данные.

Прототипы функций преобразования строк в числовые данные приведены в заголовочном файле stdlib.h, который нужно включить в программу.

Для преобразования строки в целое число используется функция

int atoi (const char *str);

char *str = “-123”;

n = atoi (str); // n = -123

Для преобразования строки в длинное целое число используется функция

long int atol (const char *str);

которая в случае успешного завершения возвращает целое число, в которое преобразована строка str, а в случае – неудачи 0. Например,

char *str = “-123”;

n = atol (str); // n = -123

Для преобразования строки в число типа double используется функция

double atof (const char *str);

которая в случае успешного завершения возвращает плавающее число типа double, в которое преобразована строка str, а в случае – неудачи 0. Например,

char *str = “-123.321”;

n = atof (str); // n = -123.321

Следующие функции выполняют действия, аналогичные функциям atoi, atol, atof, но предоставляют более широкие возможности.

long int strtol (const char *str, char **endptr, int base);

преобразует строку str в число типа long int, которое и возвращает. Параметры этой функции имеют следующее назначение.

Если аргумент base равен 0, то преобразование зависит от первых двух символов строки str:

Если первый символ – цифра от 1 до 9, то предполагается, что число представлено в 10 c/c;

Если первый символ – цифра 0, а второй – цифра от 1 до 7, то предполагается, что число представлено в 8 c/c;

Если первый символ 0, а второй – ‘Х’ или ‘х’, то предполагается, что число представлено в 16 c/c.

Если аргумент base равен числу от 2 до 36, то это значение принимается за основание системы счисления и любой символ, выходящий за рамки этой системы, прекращает преобразование. В системах счисления с основанием от 11 до 36 для обозначения цифр используются символы от ‘A’ до ‘Z’ или от ‘a’ до ‘z’.

Значение аргумента endptr устанавливается функцией strtol. Это значение содержит указатель на символ, который остановил преобразование строки str. В случае успешного завершения функция strtol возвращает преобразованное число, а в случае неудачи – 0. Например,

n = strtol (“12a”, &p, 0);

printf (“ n = %ld, %stop = %c, n, *p); // n = 12, stop = a

n = strtol (“012b”, &p, 0);

printf (“ n = %ld, %stop = %c, n, *p); // n = 10, stop = b

n = strtol (“0x12z”, &p, 0);

printf (“ n = %ld, %stop = %c, n, *p); // n = 18, stop = z

n = strtol (“01117”, &p, 0);

printf (“ n = %ld, %stop = %c, n, *p); // n = 7, stop = 7

unsigned long int strtol (const char *str, char **endptr, int base);

работает аналогично функции strtol, но преобразует символьное представление числа в число типа unsigned long int.

double strtod (const char *str, char **endptr);

преобразует символьное представление числа в число типа double.

Все функции, перечисленные в этом параграфе, прекращают свою работу при встрече первого символа, который не подходит под формат рассматриваемого числа.

Кроме того, в случае если символьное значение числа превосходит диапазон допустимых значений для соответствующего типа данных, то функции atof, strtol, strtoul, strtod устанавливают значение переменной errno в ERANGE. Переменная errno и константа ERANGE определены в заголовочном файле math.h. При этом функции atof и strtod возвращают значение HUGE_VAL, функция strtol возвращает значение LONG_MAX или LONG_MIN, а функция strtoul – значение ULONG_MAX.

Для преобразования числовых данных в символьные строки могут использоваться нестандартные функции itoa, ltoa, utoa, ecvt, fcvt и gcvt. Но лучше для этих целей использовать стандартную функцию sprintf.

1.6. Стандартные функции для работы со строками.

В этом параграфе рассмотрены функции для работы со строками, прототипы которых описаны в заголовочном файле string.h.

1. Сравнение строк. Для сравнения строк используются функции strcmp и strncmp.

int strcmp (const char *str1, const char *str2);

лексикографически сравнивает строки str1, str2 и возвращает –1, 0 или 1, если строка str1 соответственно меньше, равна или больше строки str2.

int strncmp (const char *str1, const char *str2, size_t n);

лексикографически сравнивает не более чем n первых символов из строк str1 и str2. Функция возвращает –1, 0 или 1, если первые n символов из строки str1 соответственно меньше, равны или больше первых n символов из строки str2.

// пример сравнения строк

#include

char str1 = "aa bb";

char str2 = "aa aa";

char str3 = "aa bb cc";

printf("%d\n", strcmp(str1, str3)); // печатает: -1

printf("%d\n", strcmp(str1, str1)); // печатает: -0

printf("%d\n", strcmp(str1, str2)); // печатает: 1

printf("%d\n", strncmp(str1, str3, 5)); // печатает: 0

2. Копирование строк. Для копирования строк используются функции strcpy и strncpy.

char *strcpy (char *str1, const char *str2);

копирует строку str2 в строку str1. Строка str2 копируется полностью, включая завершающий нулевой байт. Функция возвращает указатель на str1. Если строки перекрываются, то результат непредсказуем.

char *strncpy (char *str1, const char *str2, size_t n);

копирует n символов из строки str2 в строку str1. Если строка str2 содержит меньше чем n символов, то последний нулевой байт копируется столько раз, сколько нужно для расширения строки str2 до n символов. Функция возвращает указатель на строку str1.

char str2 = "Copy string.";

strcpy (str1, str2);

printf (str1); // печатает: Copy string.

4. Соединение строк. Для соединения строк в одну строку используются функции strcat и strncat.

char* strcat (char *str1, const char *str2);

присоединяет строку str2 к строке str1, причем завершающий нулевой байт строки str1 стирается. Функция возвращает указатель на строку str1.

char* strncat (char *str1, const char *str2, size_t n);

присоединяет n символов из строки str2 к строке str1, причем завершающий нулевой байт строки str1 стирается. Функция возвращает указатель на строку str1. если длина строки str2 меньше n, то присоединяются только символы, входящие в строку str2. После соединения строк к строке str1 всегда добавляется нулевой байт. Функция возвращает указатель на строку str1.

#include

char str1 = "String ";

char str2 = "catenation ";

char str3 = "Yes No";

strcat (str1, str2);

printf ("%s\n", str1); // печатает: String catenation

strncat (str1, str3, 3);

printf ("%s\n", str1); // печатает: String catenation Yes

5. Поиск символа в строке. Для поиска символа в строке используются функции strchr, strrchr, strspn, strcspn и strpbrk.

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

ищет первое вхождение символа, заданного параметром c, в строку str. В случае успеха функция возвращает указатель на первый найденный символ, а в случае неудачи – NULL.

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

ищет последнее вхождение символа, заданного параметром c, в строку str. В случае успеха функция возвращает указатель на последний найденный символ, а в случае неудачи – NULL.

#include

char str = "Char search";

printf ("%s\n", strchr (str, "r")); // печатает: r search

printf ("%s\n", strrchr (str, "r")); // печатает: rch

size_t strspn (const char *str1, const char *str2);

возвращает индекс первого символа из строки str1, который не входит в строку str2.

size_t strcspn (const char *str1, const char *str2);

возвращает индекс первого символа из строки str1, который входит в строку str2.

char str = "123 abc";

printf ("n = %d\n", strspn (str, "321"); // печатает: n = 3

printf ("n = %d\n", strcspn (str, "cba"); // печатает: n = 4

char* strpbrk (const char *str1, const char *str2);

находит первый символ в строке str1, который равен одному из символов в строке str2. В случае успеха функция возвращает указатель на этот символ, а в случае неудачи – NULL.

char str = "123 abc";

printf ("%s\n", strpbrk (str, "bca")); // печатает: abc

6. Сравнение строк. Для сравнения строк используются функция strstr.

char* strstr (const char *str1, const char *str2);

находит первое вхождение строки str2 (без конечного нулевого байта) в строку str1. В случае успеха функция возвращает указатель на найденную подстроку, а в случае неудачи – NULL. Если указатель str1 указывает на строку нулевой длины, то функция возвращает указатель str1.

char str = "123 abc 456;

printf ("%s\n", strstr (str, "abc"); // печать: abc 456

7. Разбор строки на лексемы. Для разбора строки на лексемы используется функция strtok.

char* strtok (char *str1, const char *str2);

возвращает указатель на следующую лексему (слово) в строке str1, в которой разделителями лексем являются символы из строки str2. В случае если лексемы закончились, то функция возвращает NULL. При первом вызове функции strtok параметр str1 должен указывать на строку, которая разбирается на лексемы, а при последующих вызовах этот параметр должен быть установлен в NULL. После нахождения лексемы функция strtok записывает после этой лексемы на место разделителя нулевой байт.

#include

char str = "12 34 ab cd";

p = strtok (str, " ");

printf ("%s\n", p); // печатает в столбик значения: 12 34 ab cd

p = strtok (NULL, " ");

8. Определение длины строки. Для определения длины строки используется функция strlen.

size_t strlen (const char *str);

возвращает длину строки, не учитывая последний нулевой байт. Например,

char str = "123";

printf ("len = %d\n", strlen (str)); // печатает: len = 3

1.7. Функции для работы с памятью.

В заголовочном файле string.h описаны также функции для работы с блоками памяти, которые аналогичны соответствующим функциям для работы со строками.

void* memchr (const void *str, int c, size_t n);

ищет первое вхождение символа, заданного параметром c, в n байтах строки str.

int memcmp (const void *str1, const void *str2, size_t n);

сравнивает первые n байт строк str1 и str2.

void* memcpy (const void *str1, const void *str2, size_t n);

копирует первые n байт из строки str1 в строку str2.

void* memmove (const void *str1, const void *str2, size_t n);

копирует первые n байт из строки str1 в строку str2, обеспечивая корректную обработку перекрывающихся строк.

void* memset (const void *str, int c, size_t n);

копирует символ, заданный параметром c, в первые n байтов строки str.

В программе строки могут определяться следующим образом:

как строковые константы;
как массивы символов;
через указатель на символьный тип;
как массивы строк.

Кроме того, должно быть предусмотрено выделение памяти для хранения строки.

Любая последовательность символов, заключенная в двойные кавычки «» , рассматривается как строковая константа .

Для корректного вывода любая строка должна заканчиваться нуль-символом "\0" , целочисленное значение которого равно 0. При объявлении строковой константы нуль-символ добавляется к ней автоматически. Так, последовательность символов, представляющая собой строковую константу, будет размещена в оперативной памяти компьютера, включая нулевой байт.

Под хранение строки выделяются последовательно идущие ячейки оперативной памяти. Таким образом, строка представляет собой массив символов. Для хранения кода каждого символа строки отводится 1 байт.

Для помещения в строковую константу некоторых служебных символов используются символьные комбинации. Так, если необходимо включить в строку символ двойной кавычки, ему должен предшествовать символ «обратный слеш»: ‘\»‘ .

Строковые константы размещаются в статической памяти. Начальный адрес последовательности символов в двойных кавычках трактуется как адрес строки. Строковые константы часто используются для осуществления диалога с пользователем в таких функциях, как printf() .

При определении массива символов необходимо сообщить компилятору требуемый размер памяти.

char m;

Компилятор также может самостоятельно определить размер массива символов, если инициализация массива задана при объявлении строковой константой:

char m2=;
char m3={"Т","и","х","и","е"," ","д","о","л","и","н","ы"," ","п","о","л","н","ы"," ","с","в","е","ж","е","й"," ","м","г","л","о","й","\0" };

В этом случае имена m2 и m3 являются указателями на первые элементы массивов:

m2 эквивалентно &m2
m2 эквивалентно ‘Г’
m2 эквивалентно ‘o’
m3 эквивалентно &m3
m3 эквивалентно ‘x’

При объявлении массива символов и инициализации его строковой константой можно явно указать размер массива, но указанный размер массива должен быть больше, чем размер инициализирующей строковой константы:

char m2="Горные вершины спят во тьме ночной." ;

Для задания строки можно использовать указатель на символьный тип .

char *m4;

В этом случае объявление массива переменной m4 может быть присвоен адрес массива:

m4 = m3;
*m4 эквивалентно m3="Т"
*(m4+1) эквивалентно m3="и"

Здесь m3 является константой-указателем. Нельзя изменить m3 , так как это означало бы изменение положения (адреса) массива в памяти, в отличие от m4 .

Для указателя можно использовать операцию увеличения (перемещения на следующий символ):

Массивы символьных строк

Иногда в программах возникает необходимость описание массива символьных строк . В этом случае можно использовать индекс строки для доступа к нескольким разным строкам.

char *poet = {"Погиб поэт!", "- невольник чести -" ,
"Пал," , "оклеветанный молвой…" };

В этом случае poet является массивом, состоящим из четырех указателей на символьные строки. Каждая строка символов представляет собой символьный массив, поэтому имеется четыре указателя на массивы. Указатель poet ссылается на первую строку:
*poet эквивалентно "П" ,
*poet[l] эквивалентно "-" .

Инициализация выполняется по правилам, определенным для массивов.
Тексты в кавычках эквивалентны инициализации каждой строки в массиве. Запятая разделяет соседние
последовательности.
Кроме того, можно явно задавать размер строк символов, используя описание, подобное такому:

char poet;

Разница заключается в том, что такая форма задает «прямоугольный» массив, в котором все строки имеют одинаковую длину.

Свободный массив

Описание

сhar *poet;

определяет свободный массив, где длина каждой строки определяется тем указателем, который эту строку инициализирует. Свободный массив не тратит память напрасно.

Операции со строками

Большинство операций языка Си, имеющих дело со строками, работает с указателями. Для размещения в оперативной памяти строки символов необходимо:

выделить блок оперативной памяти под массив;
проинициализировать строку.

Для выделения памяти под хранение строки могут использоваться функции динамического выделения памяти . При этом необходимо учитывать требуемый размер строки:

char *name;
name = (char *)malloc(10);
scanf("%9s" , name);

Для ввода строки использована функция scanf() , причем введенная строка не может превышать 9 символов. Последний символ будет содержать "\0" .

Функции ввода строк

Для ввода строки может использоваться функция scanf() . Однако функция scanf() предназначена скорее для получения слова, а не строки. Если применять формат "%s" для ввода, строка вводится до (но не включая) следующего пустого символа, которым может быть пробел, табуляция или перевод строки.

Для ввода строки, включая пробелы, используется функция

char * gets(char *);

или её эквивалент

char * gets_s(char *);

В качестве аргумента функции передается указатель на строку, в которую осуществляется ввод. Функция просит пользователя ввести строку, которую она помещает в массив, пока пользователь не нажмет Enter .

Функции вывода строк

Для вывода строк можно воспользоваться рассмотренной ранее функцией

printf("%s" , str); // str - указатель на строку

или в сокращенном формате

printf(str);

Для вывода строк также может использоваться функция

int puts (char *s);

которая печатает строку s и переводит курсор на новую строку (в отличие от printf() ). Функция puts() также может использоваться для вывода строковых констант, заключенных в кавычки.

Функция ввода символов

Для ввода символов может использоваться функция

char getchar();

которая возвращает значение символа, введенного с клавиатуры. Указанная функция использовалась в рассмотренных ранее примерах для задержки окна консоли после выполнения программы до нажатия клавиши.

Функция вывода символов

Для вывода символов может использоваться функция

char putchar(char );

которая возвращает значение выводимого символа и выводит на экран символ, переданный в качестве аргумента.

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26

#include
#include
#include
int main() {
char s, sym;
int count, i;
system("chcp 1251" );
system("cls" );
printf("Введите строку: " );
gets_s(s);
printf("Введите символ: " );
sym = getchar();
count = 0;
for (i = 0; s[i] != "\0" ; i++)
{
if (s[i] == sym)
count++;
}
printf("В строке\n" );
puts(s); // Вывод строки
printf("символ " );
putchar(sym); // Вывод символа
printf(" встречается %d раз" , count);
getchar(); getchar();
return 0;
}

Результат выполнения

Основные функции стандартной библиотеки string.h

Основные функции стандартной библиотеки string.h приведены в таблице.

Функция	Описание
char strcat(char s1, char *s2)	присоединяет s2 к s1, возвращает s1
char strncat(char s1, char *s2, int n)	присоединяет не более n символов s2 к s1, завершает строку символом "\0", возвращает s1
char strсpy(char s1, char *s2)	копирует строку s2 в строку s1, включая "\0", возвращает s1
); strncpy(m3, m1, 6); // не добавляет "\0" в конце строки puts("Результат strncpy(m3, m1, 6)" ); puts(m3); strcpy(m3, m1); puts("Результат strcpy(m3, m1)" ); puts(m3); puts("Результат strcmp(m3, m1) равен" ); printf("%d" , strcmp(m3, m1)); strncat(m3, m2, 5); puts("Результат strncat(m3, m2, 5)" ); puts(m3); strcat(m3, m2); puts("Результат strcat(m3, m2)" ); puts(m3); puts("Количество символов в строке m1 равно strlen(m1) : " ); printf("%d\n" , strlen(m1)); _strnset(m3, "f" , 7); puts("Результат strnset(m3, "f" , 7)" ); puts(m3); _strset(m3, "k" ); puts("Результат strnset(m3, "k" )" ); puts(m3); getchar(); return 0; } Результат выполнения

Хабра, привет!

Не так давно у со мной произошел довольно-таки интересный инцидент, в котором был замешан один из преподавателей одного колледжа информатики.

Разговор о программировании под Linux медленно перешел к тому, что этот человек стал утверждать, что сложность системного программирования на самом деле сильно преувеличена. Что язык Си прост как спичка, собственно как и ядро Linux (с его слов).

У меня был с собой ноутбук с Linux, на котором присутствовал джентльменский набор утилит для разработки на языке Си (gcc, vim, make, valgrind, gdb). Я уже не помню, какую цель мы тогда перед собой поставили, но через пару минут мой оппонент оказался за этим ноутбуком, полностью готовый решать задачу.

И буквально на первых же строках он допустил серьезную ошибку при аллоцировании памяти под… строку.

Char *str = (char *)malloc(sizeof(char) * strlen(buffer));
buffer - стековая переменная, в которую заносились данные с клавиатуры.

Я думаю, определенно найдутся люди, которые спросят: «Разве что-то тут может быть не так?».
Поверьте, может.

А что именно - читайте по катом.

Немного теории - своеобразный ЛикБез.

Если знаете - листайте до следующего хэдера.

Строка в C - это массив символов, который по-хорошему всегда должен заканчиваться "\0" - символом конца строки. Строки на стеке (статичные) объявляются вот так:

Char str[n] = { 0 };
n - размер массива символов, то же, что и длина строки.

Присваивание { 0 } - «зануление» строки (опционально, объявлять можно и без него). Результат такой же, как у выполнения функций memset(str, 0, sizeof(str)) и bzero(str, sizeof(str)). Используется, чтобы в неинициализированных переменных не валялся мусор.

Так же на стеке можно сразу проинициализировать строку:

Char buf = "default buffer text\n";
Помимо этого строку можно объявить указателем и выделить под нее память на куче (heap):

Char *str = malloc(size);
size - количество байт, которые мы выделяем под строку. Такие строки называются динамическими (вследствие того, что нужный размер вычисляется динамически + выделенный размер памяти можно в любой момент увеличить с помощью функции realloc()).

В случае со стековой переменной, для определения размера массива я использовал обозначение n, в случае с переменной на куче - я использовал обозначение size. И это прекрасно отражает истинную суть отличия объявления на стеке от объявление с аллоцированием памяти на куче, ведь n как правило используется тогда, когда говорят о количестве элементов. А size - это уже совсем другая история…

Нам поможет valgrind

В своей предыдущей статье я также упоминал о нем. Valgrind ( , два - небольшой how-to) - очень полезная программа, которая помогает программисту отслеживать утечки памяти и ошибки контекста - как раз те вещи, которые чаще всего всплывают при работе со строками.

Давайте рассмотрим небольшой листинг, в котором реализовано что-то похожее на упомянутую мной программу, и прогоним ее через valgrind:

#include #include #include #define HELLO_STRING "Hello, Habr!\n" void main() { char *str = malloc(sizeof(char) * strlen(HELLO_STRING)); strcpy(str, HELLO_STRING); printf("->\t%s", str); free(str); }
И, собственно, результат работы программы:

$ gcc main.c $ ./a.out -> Hello, Habr!
Пока ничего необычного. А теперь давайте запустим эту программу с valgrind!

$ valgrind --tool=memcheck ./a.out ==3892== Memcheck, a memory error detector ==3892== Copyright (C) 2002-2015, and GNU GPL"d, by Julian Seward et al. ==3892== Using Valgrind-3.12.0 and LibVEX; rerun with -h for copyright info ==3892== Command: ./a.out ==3892== ==3892== Invalid write of size 2 ==3892== at 0x4005B4: main (in /home/indever/prg/C/public/a.out) ==3892== Address 0x520004c is 12 bytes inside a block of size 13 alloc"d ==3892== at 0x4C2DB9D: malloc (vg_replace_malloc.c:299) ==3892== by 0x400597: main (in /home/indever/prg/C/public/a.out) ==3892== ==3892== Invalid read of size 1 ==3892== at 0x4C30BC4: strlen (vg_replace_strmem.c:454) ==3892== by 0x4E89AD0: vfprintf (in /usr/lib64/libc-2.24.so) ==3892== by 0x4E90718: printf (in /usr/lib64/libc-2.24.so) ==3892== by 0x4005CF: main (in /home/indever/prg/C/public/a.out) ==3892== Address 0x520004d is 0 bytes after a block of size 13 alloc"d ==3892== at 0x4C2DB9D: malloc (vg_replace_malloc.c:299) ==3892== by 0x400597: main (in /home/indever/prg/C/public/a.out) ==3892== -> Hello, Habr! ==3892== ==3892== HEAP SUMMARY: ==3892== in use at exit: 0 bytes in 0 blocks ==3892== total heap usage: 2 allocs, 2 frees, 1,037 bytes allocated ==3892== ==3892== All heap blocks were freed -- no leaks are possible ==3892== ==3892== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v ==3892== ERROR SUMMARY: 3 errors from 2 contexts (suppressed: 0 from 0)
==3892== All heap blocks were freed - no leaks are possible - утечек нет, и это радует. Но стоит опустить глаза чуть пониже (хотя, хочу заметить, это лишь итог, основная информация немного в другом месте):

==3892== ERROR SUMMARY: 3 errors from 2 contexts (suppressed: 0 from 0)
3 ошибки. В 2х контекстах. В такой простой программе. Как!?

Да очень просто. Весь «прикол» в том, что функция strlen не учитывает символ конца строки - "\0". Даже если его явно указать во входящей строке (#define HELLO_STRING «Hello, Habr!\n\0»), он будет проигнорирован.

Чуть выше результата исполнения программы, строки -> Hello, Habr! есть подробный отчет, что и где не понравилось нашему драгоценному valgrind. Предлагаю самостоятельно посмотреть эти строчки и сделать выводы.

Собственно, правильная версия программы будет выглядеть так:

#include #include #include #define HELLO_STRING "Hello, Habr!\n" void main() { char *str = malloc(sizeof(char) * (strlen(HELLO_STRING) + 1)); strcpy(str, HELLO_STRING); printf("->\t%s", str); free(str); }
Пропускаем через valgrind:

$ valgrind --tool=memcheck ./a.out -> Hello, Habr! ==3435== ==3435== HEAP SUMMARY: ==3435== in use at exit: 0 bytes in 0 blocks ==3435== total heap usage: 2 allocs, 2 frees, 1,038 bytes allocated ==3435== ==3435== All heap blocks were freed -- no leaks are possible ==3435== ==3435== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v ==3435== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 0 from 0)
Отлично. Ошибок нет, +1 байт выделяемой памяти помог решить проблему.

Что интересно, в большинстве случаев и первая и вторая программа будут работать одинаково, но если память, выделенная под строку, в которую не влез символ окончания, не была занулена, то функция printf(), при выводе такой строки, выведет и весь мусор после этой строки - будет выведено все, пока на пути printf() не встанет символ окончания строки.

Однако, знаете, (strlen(str) + 1) - такое себе решение. Перед нами встают 2 проблемы:

А если нам надо выделить память под формируемую с помощью, например, s(n)printf(..) строку? Аргументы мы не поддерживаем.
Внешний вид. Строка с объявлением переменной выглядит просто ужасно. Некоторые ребята к malloc еще и (char *) умудряются прикручивать, будто под плюсами пишут. В программе где регулярно требуется обрабатывать строки есть смысл найти более изящное решение.

Давайте придумаем такое решение, которое удовлетворит и нас, и valgrind.

snprintf()

int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...); - функция - расширение sprintf, которая форматирует строку и записывает ее по указателю, переданному в качестве первого аргумента. От sprintf() она отличается тем, что в str не будет записано байт больше, чем указано в size.

Функция имеет одну интересную особенность - она в любом случае возвращает размер формируемой строки (без учета символа конца строки). Если строка пустая, то возвращается 0.

Одна из описанных мною проблем использования strlen связана с функциями sprintf() и snprintf(). Предположим, что нам надо что-то записать в строку str. Конечная строка содержит значения других переменных. Наша запись должна быть примерно такой:

Char * str = /* тут аллоцируем память */; sprintf(str, "Hello, %s\n", "Habr!");
Встает вопрос: как определить, сколько памяти надо выделить под строку str?

Char * str = malloc(sizeof(char) * (strlen(str, "Hello, %s\n", "Habr!") + 1)); - не прокатит. Прототип функции strlen() выглядит так:

#include size_t strlen(const char *s);
const char *s не подразумевает, что передаваемая в s строка может быть строкой формата с переменным количеством аргументов.

Тут нам поможет то полезное свойство функции snprintf(), о котором я говорил выше. Давайте посмотрим на код следующей программы:

#include #include #include void main() { /* Т.к. snprintf() не учитывает символ конца строки, прибавляем его размер к результату */ size_t needed_mem = snprintf(NULL, 0, "Hello, %s!\n", "Habr") + sizeof("\0"); char *str = malloc(needed_mem); snprintf(str, needed_mem, "Hello, %s!\n", "Habr"); printf("->\t%s", str); free(str); }
Запускаем программу в valgrind:

$ valgrind --tool=memcheck ./a.out -> Hello, Habr! ==4132== ==4132== HEAP SUMMARY: ==4132== in use at exit: 0 bytes in 0 blocks ==4132== total heap usage: 2 allocs, 2 frees, 1,041 bytes allocated ==4132== ==4132== All heap blocks were freed -- no leaks are possible ==4132== ==4132== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v ==4132== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 0 from 0) $
Отлично. Поддержка аргументов у нас есть. Благодаря тому, что мы в качестве второго аргумента в функцию snprintf() передаем ноль, запись по нулевому указателю никогда не приведет к Seagfault. Однако, несмотря на это функция все равно вернет необходимый под строку размер.

Но с другой стороны, нам пришлось завести дополнительную переменную, да и конструкция

Size_t needed_mem = snprintf(NULL, 0, "Hello, %s!\n", "Habr") + sizeof("\0");
выглядит еще хуже, чем в случае с strlen().

Вообще, + sizeof("\0") можно убрать, если в конце строки формата явно указать "\0" (size_t needed_mem = snprintf(NULL, 0, «Hello, %s!\n\0 », «Habr»);), но это возможно отнюдь не всегда (в зависимости от механизма обработки строк мы можем выделить лишний байт).

Надо что-то сделать. Я немного подумал и решил, что сейчас настал час воззвать к мудрости древних. Опишем макрофункцию, которая будет вызывать snprintf() с нулевым указателем в качестве первого аргумента, и нулем, в качестве второго. Да и про конец строки не забудем!

#define strsize(args...) snprintf(NULL, 0, args) + sizeof("\0")
Да, возможно, для кого-то будет новостью, но макросы в си поддерживают переменное количество аргументов, и троеточие говорит препроцессору о том, что указанному аргументу макрофункции (в нашем случае это args) соответствует несколько реальных аргументов.

Проверим наше решение на практике:

#include #include #include #define strsize(args...) snprintf(NULL, 0, args) + sizeof("\0") void main() { char *str = malloc(strsize("Hello, %s\n", "Habr!")); sprintf(str, "Hello, %s\n", "Habr!"); printf("->\t%s", str); free(str); }
Запускаем с valgrund:

$ valgrind --tool=memcheck ./a.out -> Hello, Habr! ==6432== ==6432== HEAP SUMMARY: ==6432== in use at exit: 0 bytes in 0 blocks ==6432== total heap usage: 2 allocs, 2 frees, 1,041 bytes allocated ==6432== ==6432== All heap blocks were freed -- no leaks are possible ==6432== ==6432== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v ==6432== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 0 from 0)
Да, ошибок нет. Все корректно. И valgrind доволен, и программист наконец может пойти поспать.

Но, напоследок, скажу еще кое-что. В случае, если нам надо выделить память под какую-либо строку (даже с аргументами) есть уже полностью рабочее готовое решение .

Речь идет о функции asprintf:

#define _GNU_SOURCE /* See feature_test_macros(7) */ #include int asprintf(char **strp, const char *fmt, ...);
В качестве первого аргумента она принимает указатель на строку (**strp) и аллоцирует память по разыменованному указателю.

Наша программа, написанная с использованием asprintf() будет выглядеть так:

#include #include #include void main() { char *str; asprintf(&str, "Hello, %s!\n", "Habr"); printf("->\t%s", str); free(str); }
И, собственно, в valgrind:

$ valgrind --tool=memcheck ./a.out -> Hello, Habr! ==6674== ==6674== HEAP SUMMARY: ==6674== in use at exit: 0 bytes in 0 blocks ==6674== total heap usage: 3 allocs, 3 frees, 1,138 bytes allocated ==6674== ==6674== All heap blocks were freed -- no leaks are possible ==6674== ==6674== For counts of detected and suppressed errors, rerun with: -v ==6674== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 0 from 0)
Все отлично, но, как видите, памяти всего было выделено больше, да и alloc"ов теперь три, а не два. На слабых встраиваемых системах использование это функции нежелательно.
К тому же, если мы напишем в консоли man asprintf, то увидим:

CONFORMING TO These functions are GNU extensions, not in C or POSIX. They are also available under *BSD. The FreeBSD implementation sets strp to NULL on error.

Отсюда ясно, что данная функция доступна только в исходниках GNU.

Заключение

В заключение я хочу сказать, что работа со строками в C - это очень сложная тема, которая имеет ряд нюансов. Например, для написания «безопасного» кода при динамическом выделении памяти рекомендуется все же использовать функцию calloc() вместо malloc() - calloc забивает выделяемую память нулями. Ну или после выделения памяти использовать функцию memset(). Иначе мусор, который изначально лежал на выделяемом участке памяти, может вызвать вопросы при дебаге, а иногда и при работе со строкой.

Больше половины моих знакомых си-программистов (большинство из них - начинающие), решивших по моей просьбе задачу с выделением памяти под строки, сделали это так, что в конечном итоге это привело к ошибкам контекста. В одном случае - даже к утечке памяти (ну, забыл человек сделать free(str), с кем не бывает). Собственно говоря, это и сподвигло меня на создание сего творения, которое вы только что прочитали.

Я надеюсь, кому-то эта статья будет полезной. К чему я это все городил - никакой язык не бывает прост. Везде есть свои тонкости. И чем больше тонкостей языка вы знаете, тем лучше ваш код.

Я верю, что после прочтения этой статьи ваш код станет чуточку лучше:)
Удачи, Хабр!

Объявление строк

Строка в языке Си представляет собой одномерный массив символов, последним элементом которой является символ конца строки – нуль (строка, завершающаяся нулем, то есть NULL terminated string).

Объявление переменной типа строка в языке Си возможно тремя способами, два из которых инициализируют строку во время объявления.

Первый способ:

Объявления массива символов (не забудьте добавить место для завершающего нуля):

Char s;

Второй способ:

Присвоить строковой переменной начальное значение (при этом длину строки компилятор может вычислить сам):

Char s = "Пример инициализации строки";

Справа от знака присваивания записана строковая константа. В конце строки автоматически добавляется ноль (‘\0’). Константы символьных строк помещаются в класс статической памяти.

Третий способ:

Неявное указание, что используется массив. В левой части от знака присваивания указывается указатель на символ:

Char *s="Второй вариант инициализации";

Переменная s будет указателем на то место в оперативной памяти, где располагается строковая константа. В такой форме записи кроется потенциальная ошибка, заключающаяся в том, что указатель на символ часто называют строкой. Представленная ниже запись – это только указатель на символ, так как для размещения строки место не предусмотрено:

Char *s;

Ввод строки со стандартного устройства ввода (клавиатуры)

Для работы со строками есть набор функций. Для ввода со стандартного устройства ввода (клавиатуры) чаще всего используются библиотечные функциями из модуля стандартного ввода-вывода: scanf и gets .

Для ввода строки с помощью функции scanf , использует формат «%s » , причем обратите внимание на то, что перед идентификатором строки не используется знак адреса «& » , так как одномерный массив уже представлен указателем на его начало:

Scanf("%s", s);

Функция gets() считывает символы до тех пор, пока не достигнет символа перехода на новую строку. Функция принимает все символы вплоть до символа перевода строки, но не включает его. К концу строки добавляется завершающий ноль (‘\0’). Функция gets() помещает считанную с клавиатуры последовательность символов в параметр типа строка и возвращает указатель на эту строку (если операция завершилась успешно), или NULL (в случае ошибки). В приведенном ниже примере при успешном завершении операции, на экран будет выведено две одинаковые строки:

#include int main() { char s; char *p; p=gets(s); printf(" \n Введена строка %s. ",s); if (p) printf(" \n Введена строка %s. ",p); return 0; }

Попутно заметим, что функция gets часто используется для ввода лю-бых данных с клавиатуры в виде строки с целью дальнейшего преобразования функцией sscanf к нужному формату или для предварительного анализа вводимых данных, например:

#include #include #include int main() { char s; int x, err; do { printf(" \n Введите целое число -> "); gets(s); err=sscanf(s, "%d",&x); if (err!=1) printf(" \n Ошибка ввода. "); } while (err!=1); printf("\n Введено целое число -> %d", x); return 0; }

Вывод строк на стандартное устройство вывода (экран монитора)

Для вывода строк на стандартное устройство вывода (экран монитора) можно использовать две функции printf и puts . В функции printf в качестве формата передается «%s». Удобство использования этой функции заключается в том, что помимо строки можно сразу выводит данные других типов. Особенность функции puts заключается в том, что после вывода строки автоматически происходит переход на следующую строку.

Функции для работы со строками

Для преобразования строк в языке Си предусмотрена библиотека string. Каждая из функций имеет свой формат записи (прототип).

Наиболее используемые функции рассмотрены в этой статье. — читать

Пример программ(листинг) работающей со строками

Последнее обновление: 31.10.2015

Конкатенация

Конкатенация строк или объединение может производиться как с помощью операции + , так и с помощью метода Concat:

String s1 = "hello"; string s2 = "world"; string s3 = s1 + " " + s2; // результат: строка "hello world" string s4 = String.Concat(s3, "!!!"); // результат: строка "hello world!!!" Console.WriteLine(s4);

Метод Concat является статическим методом класса String, принимающим в качестве параметров две строки. Также имеются другие версии метода, принимающие другое количество параметров.

Для объединения строк также может использоваться метод Join:

String s5 = "apple"; string s6 = "a day"; string s7 = "keeps"; string s8 = "a doctor"; string s9 = "away"; string values = new string { s5, s6, s7, s8, s9 }; String s10 = String.Join(" ", values); // результат: строка "apple a day keeps a doctor away"

Метод Join также является статическим. Использованная выше версия метода получает два параметра: строку-разделитель (в данном случае пробел) и массив строк, которые будут соединяться и разделяться разделителем.

Сравнение строк

Для сравнения строк применяется статический метод Compare:

String s1 = "hello"; string s2 = "world"; int result = String.Compare(s1, s2); if (result<0) { Console.WriteLine("Строка s1 перед строкой s2"); } else if (result > 0) { Console.WriteLine("Строка s1 стоит после строки s2"); } else { Console.WriteLine("Строки s1 и s2 идентичны"); } // результатом будет "Строка s1 перед строкой s2"

Данная версия метода Compare принимает две строки и возвращает число. Если первая строка по алфавиту стоит выше второй, то возвращается число меньше нуля. В противном случае возвращается число больше нуля. И третий случай - если строки равны, то возвращается число 0.

В данном случае так как символ h по алфавиту стоит выше символа w, то и первая строка будет стоять выше.

Поиск в строке

С помощью метода IndexOf мы можем определить индекс первого вхождения отдельного символа или подстроки в строке:

String s1 = "hello world"; char ch = "o"; int indexOfChar = s1.IndexOf(ch); // равно 4 Console.WriteLine(indexOfChar); string subString = "wor"; int indexOfSubstring = s1.IndexOf(subString); // равно 6 Console.WriteLine(indexOfSubstring);

Подобным образом действует метод LastIndexOf , только находит индекс последнего вхождения символа или подстроки в строку.

Еще одна группа методов позволяет узнать начинается или заканчивается ли строка на определенную подстроку. Для этого предназначены методы StartsWith и EndsWith . Например, у нас есть задача удалить из папки все файлы с расширением exe:

String path = @"C:\SomeDir"; string files = Directory.GetFiles(path); for (int i = 0; i < files.Length; i++) { if(files[i].EndsWith(".exe")) File.Delete(files[i]); }

Разделение строк

С помощью функции Split мы можем разделить строку на массив подстрок. В качестве параметра функция Split принимает массив символов или строк, которые и будут служить разделителями. Например, подсчитаем количество слов в сроке, разделив ее по пробельным символам:

String text = "И поэтому все так произошло"; string words = text.Split(new char { " " }); foreach (string s in words) { Console.WriteLine(s); }

Это не лучший способ разделения по пробелам, так как во входной строке у нас могло бы быть несколько подряд идущих пробелов и в итоговый массив также бы попадали пробелы, поэтому лучше использовать другую версию метода:

String words = text.Split(new char { " " }, StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries);

Второй параметр StringSplitOptions.RemoveEmptyEntries говорит, что надо удалить все пустые подстроки.

Обрезка строки

Для обрезки начальных или концевых символов используется функция Trim:

String text = " hello world "; text = text.Trim(); // результат "hello world" text = text.Trim(new char { "d", "h" }); // результат "ello worl"

Функция Trim без параметров обрезает начальные и конечные пробелы и возвращает обрезанную строку. Чтобы явным образом указать, какие начальные и конечные символы следует обрезать, мы можем передать в функцию массив этих символов.

Эта функция имеет частичные аналоги: функция TrimStart обрезает начальные символы, а функция TrimEnd обрезает конечные символы.

Обрезать определенную часть строки позволяет функция Substring :

String text = "Хороший день"; // обрезаем начиная с третьего символа text = text.Substring(2); // результат "роший день" Console.WriteLine(text); // обрезаем сначала до последних двух символов text = text.Substring(0, text.Length - 2); // результат "роший де" Console.WriteLine(text);

Функция Substring также возвращает обрезанную строку. В качестве параметра первая использованная версия применяет индекс, начиная с которого надо обрезать строку. Вторая версия применяет два параметра - индекс начала обрезки и длину вырезаемой части строки.

Вставка

Для вставки одной строки в другую применяется функция Insert:

String text = "Хороший день"; string subString = "замечательный "; text = text.Insert(8, subString); Console.WriteLine(text);

Первым параметром в функции Insert является индекс, по которому надо вставлять подстроку, а второй параметр - собственно подстрока.

Удаление строк

Удалить часть строки помогает метод Remove:

String text = "Хороший день"; // индекс последнего символа int ind = text.Length - 1; // вырезаем последний символ text = text.Remove(ind); Console.WriteLine(text); // вырезаем первые два символа text = text.Remove(0, 2);

Первая версия метода Remove принимает индекс в строке, начиная с которого надо удалить все символы. Вторая версия принимает еще один параметр - сколько символов надо удалить.

Замена

Чтобы заменить один символ или подстроку на другую, применяется метод Replace :

String text = "хороший день"; text = text.Replace("хороший", "плохой"); Console.WriteLine(text); text = text.Replace("о", ""); Console.WriteLine(text);

Во втором случае применения функции Replace строка из одного символа "о" заменяется на пустую строку, то есть фактически удаляется из текста. Подобным способом легко удалять какой-то определенный текст в строках.