深入解析：C语言字符串安全查找：strchr_s、strrchr_s、strstr

深入解析：C语言字符串安全查找：strchr_s、strrchr_s、strstr_s

在 C11 标准中，为了增强字符串操作的安全性，引入了一系列安全版本的字符串函数。下面详细解析 strchr_s、strrchr_s 和 strstr_s 这三个字符串安全查找函数。

1. strchr_s - 安全字符查找

函数原型

errno_t strchr_s(
const char *str,
size_t strsz,
int ch,
char **result
);

功能说明

查找字符 ch 在字符串 str 中第一次出现的位置。

参数说明

str：要搜索的字符串
strsz：字符串缓冲区大小
ch：要查找的字符
result：指向指针的指针，用于存储找到的位置

返回值

成功：返回 0
失败：返回非零错误码

示例代码

#include <stdio.h>#include <string.h>int main() {const char *text = "Hello, World!";char *result = NULL;errno_t err;// 查找字符 'W'err = strchr_s(text, strlen(text) + 1, 'W', &result);if (err == 0 && result != NULL) {printf("找到字符 'W'，位置：%ld\n", result - text);printf("剩余字符串：%s\n", result);} else {printf("未找到字符 'W'\n");}return 0;}

2. strrchr_s - 安全反向字符查找

函数原型

errno_t strrchr_s(
const char *str,
size_t strsz,
int ch,
char **result
);

功能说明

查找字符 ch 在字符串 str 中最后一次出现的位置。

示例代码

#include <stdio.h>#include <string.h>int main() {const char *filename = "document.txt.backup";char *result = NULL;errno_t err;// 查找最后一个点号err = strrchr_s(filename, strlen(filename) + 1, '.', &result);if (err == 0 && result != NULL) {printf("文件扩展名：%s\n", result + 1); // 跳过点号} else {printf("未找到文件扩展名\n");}return 0;}

3. strstr_s - 安全子串查找

函数原型

errno_t strstr_s(
const char *str,
size_t strsz,
const char *substr,
char **result
);

功能说明

查找子串 substr 在字符串 str 中第一次出现的位置。

示例代码

#include <stdio.h>#include <string.h>int main() {const char *text = "The quick brown fox jumps over the lazy dog";char *result = NULL;errno_t err;// 查找子串 "fox"err = strstr_s(text, strlen(text) + 1, "fox", &result);if (err == 0 && result != NULL) {printf("找到子串 'fox'，位置：%ld\n", result - text);printf("从该位置开始的字符串：%s\n", result);} else {printf("未找到子串 'fox'\n");}return 0;}

4. 完整示例程序

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <errno.h>void demonstrate_strchr_s() {printf("=== strchr_s 示例 ===\n");const char *text = "Programming in C";char *result = NULL;errno_t err = strchr_s(text, strlen(text) + 1, 'g', &result);if (err == 0 && result != NULL) {printf("第一个 'g' 在位置：%ld\n", result - text);} else {printf("查找失败，错误码：%d\n", err);}}void demonstrate_strrchr_s() {printf("\n=== strrchr_s 示例 ===\n");const char *path = "/home/user/documents/file.txt";char *result = NULL;errno_t err = strrchr_s(path, strlen(path) + 1, '/', &result);if (err == 0 && result != NULL) {printf("文件名：%s\n", result + 1);} else {printf("查找失败，错误码：%d\n", err);}}void demonstrate_strstr_s() {printf("\n=== strstr_s 示例 ===\n");const char *sentence = "C programming is powerful and C is widely used";char *result = NULL;errno_t err = strstr_s(sentence, strlen(sentence) + 1, "C programming", &result);if (err == 0 && result != NULL) {printf("找到子串，位置：%ld\n", result - sentence);printf("内容：%s\n", result);} else {printf("未找到子串，错误码：%d\n", err);}}int main() {demonstrate_strchr_s();demonstrate_strrchr_s();demonstrate_strstr_s();return 0;}

5. 错误处理

这些函数在发生错误时会返回相应的错误码：

#include <stdio.h>#include <string.h>void error_handling_example() {const char *text = "Hello";char *result = NULL;// 测试各种错误情况// 1. 空指针errno_t err = strchr_s(NULL, 10, 'H', &result);if (err != 0) {printf("错误：空指针，错误码：%d\n", err);}// 2. 字符串长度超过缓冲区大小err = strchr_s(text, 3, 'o', &result); // 实际字符串长度 > 3if (err != 0) {printf("错误：缓冲区大小无效，错误码：%d\n", err);}// 3. 正常情况err = strchr_s(text, strlen(text) + 1, 'l', &result);if (err == 0 && result != NULL) {printf("成功找到字符，位置：%ld\n", result - text);}}

6. 与传统函数的对比

特性	传统函数	安全版本
参数验证	无	有完整的参数检查
缓冲区溢出保护	无	通过 strsz 参数提供
返回值	直接返回指针	通过错误码和输出参数
空指针处理	未定义行为	明确返回错误码

字符串安全查找函数对比表

特性	strchr_s	strrchr_s	strstr_s
函数原型	`errno_t strchr_s(const char str, size_t strsz, int ch, char *result)`	`errno_t strrchr_s(const char str, size_t strsz, int ch, char *result)`	`errno_t strstr_s(const char str, size_t strsz, const char substr, char **result)`
查找方向	正向查找（从左到右）	反向查找（从右到左）	正向查找（从左到右）
查找目标	单个字符	单个字符	字符串（子串）
查找内容	字符 `ch`	字符 `ch`	子串 `substr`
返回位置	第一次出现的位置	最后一次出现的位置	第一次出现的位置
主要用途	查找字符首次出现	查找字符最后出现	查找子串首次出现
典型应用场景	解析字符串前缀、查找分隔符	文件扩展名提取、路径解析	关键词搜索、模式匹配
参数类型	`int ch`（字符）	`int ch`（字符）	`const char *substr`（字符串）
时间复杂度	O(n)	O(n)	O(n×m) 最坏情况
返回值机制	通过 `result` 输出参数返回位置	通过 `result` 输出参数返回位置	通过 `result` 输出参数返回位置
错误返回值	非零错误码	非零错误码	非零错误码

详细功能对比

功能细节	strchr_s	strrchr_s	strstr_s
查找范围	整个字符串	整个字符串	整个字符串
匹配方式	精确字符匹配	精确字符匹配	子串完全匹配
空字符处理	会找到字符串结束符 `\0`	会找到字符串结束符 `\0`	不会匹配空字符串
大小写敏感	是	是	是
内存安全	是（通过strsz参数）	是（通过strsz参数）	是（通过strsz参数）
标准版本	C11	C11	C11

使用示例对比

使用场景	strchr_s	strrchr_s	strstr_s
示例输入	`"hello@example.com"`	`"/path/to/file.txt"`	`"C programming is fun"`
查找目标	`'@'`	`'/'`	`"programming"`
查找结果	`"@example.com"`	`"/file.txt"`	`"programming is fun"`
实际应用	邮箱域名提取	文件名提取	关键词定位

错误处理对比

错误情况	strchr_s	strrchr_s	strstr_s
str为NULL	返回错误	返回错误	返回错误
result为NULL	返回错误	返回错误	返回错误
strsz为0	返回错误	返回错误	返回错误
strsz超过实际大小	可能返回错误	可能返回错误	可能返回错误
未找到目标	result设为NULL，返回0	result设为NULL，返回0	result设为NULL，返回0
substr为NULL	不适用	不适用	返回错误

性能特点对比

性能指标	strchr_s	strrchr_s	strstr_s
最佳情况	O(1) - 目标在开头	O(n) - 必须扫描整个字符串	O(n) - 目标在开头
最坏情况	O(n) - 目标在末尾或不存在	O(n) - 必须扫描整个字符串	O(n×m) - 需要回溯匹配
平均情况	O(n/2)	O(n)	O(n+m)
内存访问	顺序访问	顺序访问（但需要记录最后位置）	顺序访问，可能回溯

适用场景总结

场景类型	推荐函数	理由
查找分隔符	strchr_s / strrchr_s	单字符查找效率高
提取文件扩展名	strrchr_s	需要找到最后一个点号
搜索关键词	strstr_s	需要匹配整个子串
解析路径	strrchr_s	提取文件名或最后一级目录
验证字符串格式	strchr_s	检查特定字符是否存在
文本内容搜索	strstr_s	在长文本中查找短语