C语言子串函数详解及应用：strstr, strncpy, memcpy等141

C语言不像一些高级语言（如Python、Java）那样直接提供内置的`substring`函数来提取字符串的子串。然而，C语言提供了丰富的字符串操作函数，我们可以巧妙地组合这些函数来实现类似的功能。本文将深入探讨C语言中常用的字符串操作函数，并结合实际案例，讲解如何提取子串以及需要注意的细节。

C语言标准库中的``头文件包含了多个用于字符串操作的函数。其中，最常用的几个与子串提取相关的函数包括：`strstr()`、`strncpy()`、`memcpy()`以及手动实现的子串提取函数。让我们逐一分析：

1. `strstr()` 函数

strstr(haystack, needle) 函数在haystack字符串中搜索needle字符串的首次出现位置，并返回指向haystack中needle首次出现位置的指针。如果找不到needle，则返回NULL。这是一个非常便捷的查找子串函数，尤其适用于查找特定子串并进行后续操作。

示例：```c
#include
#include
int main() {
char haystack[] = "This is a test string.";
char needle[] = "test";
char *ptr = strstr(haystack, needle);
if (ptr != NULL) {
printf("Found '%s' at position %ld", needle, ptr - haystack);
} else {
printf("'%s' not found.", needle);
}
return 0;
}
```

这段代码将输出：Found 'test' at position 10

需要注意的是，strstr()返回的是一个指针，指向haystack中匹配到的子串的起始位置。如果需要提取子串，还需要进一步操作指针来获得子串的长度和内容。

2. `strncpy()` 函数

strncpy(dest, src, n) 函数将src字符串的前n个字符复制到dest字符串中。如果src的长度小于n，则会在dest中填充剩余空间的空字符('\0')。如果src的长度大于等于n，则不会复制完整的src字符串，并且dest可能不会以空字符结尾，这可能会导致潜在的问题。

示例：从字符串中提取前10个字符```c
#include
#include
int main() {
char src[] = "This is a long string.";
char dest[11]; // 注意空间大小要足够容纳n个字符 + \0
strncpy(dest, src, 10);
dest[10] = '\0'; // 手动添加结束符，以防src长度大于等于10
printf("Extracted substring: %s", dest);
return 0;
}
```

strncpy 经常与strstr结合使用，先用strstr找到子串起始位置，再用strncpy复制子串。但是需要格外小心，确保目标数组有足够的空间，并且手动添加结束符 '\0'。这使得它在提取子串时相对繁琐。

3. `memcpy()` 函数

memcpy(dest, src, n) 函数将src中n个字节的数据复制到dest中。它不处理字符串的结束符'\0'。因此，使用memcpy提取子串时，必须确保目标数组有足够的空间，并且手动添加结束符。

示例： (不推荐直接用memcpy提取子串，因为需要手动处理\0)```c
#include
#include
int main() {
char src[] = "This is a test string";
char dest[10];
char *pos = strstr(src, "test");
if (pos) {
memcpy(dest, pos, 4); //复制"test"四个字符
dest[4] = '\0';
printf("Extracted substring: %s", dest);
}
return 0;
}
```

4. 手动实现子串提取函数

为了更安全可靠地提取子串，我们可以手动编写一个函数：```c
#include
#include
#include
char* substring(const char *str, int start, int len) {
if (str == NULL || start < 0 || len < 0 || start + len > strlen(str)) {
return NULL; // 处理无效输入
}
char *sub = (char *)malloc(len + 1); // 分配内存空间，+1是为了\0
if (sub == NULL) {
return NULL; // 内存分配失败
}
strncpy(sub, str + start, len);
sub[len] = '\0'; // 添加结束符
return sub;
}
int main() {
char str[] = "This is a test string.";
char *sub = substring(str, 10, 4); //提取"test"
if (sub != NULL) {
printf("Extracted substring: %s", sub);
free(sub); // 释放动态分配的内存
}
return 0;
}
```