C 語言字串操作完整指南：常用函數與實作範例

一、核心字串操作函數

C 標準庫 <string.h> 提供了豐富的字串處理函數，以下分類整理最常用的操作：

1. 複製與串接

• strcpy(dest, src)：將 src 完整複製到 dest（含結束符 \0）。
• strncpy(dest, src, n)：複製 src 前 n 個字元；若 src 長度小於 n，剩餘處會補 \0。
• strcat(dest, src)：將 src 附加到 dest 末尾，自動覆蓋原結束符。
• strncat(dest, src, n)：附加 src 前 n 個字元，並自動加上結束符。

2. 長度與比較

• strlen(str)：回傳字串實際長度（不含 \0）。
• strcmp(s1, s2)：逐字元比較，回傳 <0、0、>0 分別代表 s1 小於、等於、大於 s2。
• strcasecmp / stricmp：忽略大小寫比較（非標準但廣泛支援）。
• strncmp(s1, s2, n)：僅比較前 n 個字元。

3. 搜尋與掃描

• strchr(str, c)：尋找字元 c 首次出現位置。
• strrchr(str, c)：反向尋找字元 c 最後出現位置。
• strstr(haystack, needle)：尋找子字串 needle 首次出現位置。
• strpbrk(str, set)：在 str 中尋找 set 任一字元首次出現位置。
• strspn(str, set)：回傳 str 開頭連續屬於 set 的字元長度。
• strcspn(str, set)：回傳 str 開頭連續不屬於 set 的字元長度。

4. 記憶體區塊操作（適用於二進位資料）

• memcpy(dest, src, n)：複製 n 位元組，來源與目的不可重疊。
• memmove(dest, src, n)：可處理重疊區塊的複製。
• memset(dest, c, n)：將前 n 位元組設為字元 c。
• memcmp(buf1, buf2, n)：比較兩記憶體區塊前 n 位元組。
• memchr(buf, c, n)：在前 n 位元組中尋找字元 c。

二、字串轉數值函數

三、字元分類函數（需 <ctype.h>）

所有函數接受 int（實為 unsigned char 或 EOF），回傳非零表真：

• isalpha、isupper、islower、isdigit、isxdigit（16 進位）、isspace、iscntrl、ispunct、isalnum、isprint、isgraph（可列印且非空白）。

四、進階與平台擴充函數

部分編譯器（如 MSVC）另提供：

• strrev：反轉字串；strupr/strlwr：大小寫轉換。
• strset/strnset：填充字元。
• strtok：依分隔字元集切割字串（會修改原字串，非執行緒安全）。
• strdup：動態配置記憶體並複製字串，需自行 free。

五、實作範例精選

strcpy 示範

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char str1[20] = "TsinghuaOK";
    char str2[]   = "Computer";
    printf("%s\n", strcpy(str1, str2));  // 輸出: Computer
    return 0;
}

注意：目的緩衝區必須足夠大，否則會發生緩衝區溢位。

strncpy 示範

char str1[20] = "Tsinghua ";
char str2[]   = "Computer";
printf("%s\n", strncpy(str1, str2, 3));  // 輸出: Comnghua

前 3 字元被覆蓋，剩餘保留原內容。

strcat / strncat 示範

char s1[30] = "Tsinghua ";
char s2[]   = "Computer";
strcat(s1, s2);      // "Tsinghua Computer"
strncat(s1, s2, 3);  // "Tsinghua ComputerCom"

strcmp 示範

char *a="aaa", *b="bbb", *c="ccc";
printf("%d %d\n", strcmp(b,a), strcmp(b,c));  // 正值 負值

strlen 示範

char buf[100];
scanf("%99s", buf);
printf("長度: %zu\n", strlen(buf));

六、C++ 風格字串（std::string）補充

現代 C++ 建議使用 std::string，具備 RAII、自動記憶體管理、豐富的成員函數（append, insert, erase, replace, find, substr, compare 等）與迭代器支援，避免手動管理緩衝區的風險。關鍵差異：

• 非序列容器，無 front()/back()，用 operator[] 或 at() 存取。
• 提供 c_str()、data() 取得 C 風格指標。
• 支援 + 運算子串接，+=、push_back() 追加。
• 緩衝區管理介面：size(), capacity(), reserve(), resize()。

七、常見陷阱與最佳實務

1. 緩衝區溢位：永遠確保目的陣列大小 ≥ 來源長度 + 1（含 \0）。
2. 未初始化指標：char *p; strcpy(p, "abc"); 會導致未定義行為，必須先配置記憶體。
3. 字串常量不可修改：char *p = "hello"; p[0]='H'; 會崩潰，應用陣列 char p[]="hello";。
4. strncpy 不保證以 \0 結尾：若來源長度 ≥ n，需手動補 dest[n] = '\0';。
5. 多執行緒環境避免 strtok：改用 strtok_r 或 C++ std::stringstream。