字符串比较函数strcmp()和strncmp()详解

byte轻骑兵

发布于 2026-01-20 17:09:12

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在 C 语言开发中，字符串比较是高频操作 —— 从用户名密码验证、配置项匹配，到数据排序与查找，都离不开字符串比较函数。C 标准库<string.h>提供的strcmp()与strncmp()是最常用的两个工具，但开发者常因混淆两者的适用场景、忽略边界条件导致 bug（如缓冲区越界、比较结果异常）。

一、函数简介

字符串比较的本质是按 ASCII 码值逐字符对比，而非比较字符串长度。C 语言中字符串以'\0'作为结束标志，这一特性直接决定了strcmp()与strncmp()的设计逻辑差异：

函数名	核心功能	关键特性
strcmp()	比较两个字符串完整内容，直到'\0'	依赖'\0'结束符，可能越界
strncmp()	比较两个字符串前 n 个字符，或到'\0'	不强制依赖'\0'，可控制比较范围

简单来说：strcmp()是 “全自动” 比较（直到结束符），strncmp()是 “半自动” 比较（指定最大长度）。两者的返回值逻辑一致 —— 均通过字符 ASCII 差值判断大小，但适用场景和安全性差异显著。

二、函数原型与参数解析

要正确使用函数，首先需理解其原型定义（来自<string.h>头文件），尤其是参数的约束与含义。

2.1 strcmp () 原型

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

参数说明：

str1/str2：待比较的两个字符串指针（const修饰表示函数不会修改输入字符串，避免误操作）；
要求：两个字符串必须以'\0'结尾（否则会触发越界）。

返回值：int 类型，代表比较结果：

返回0：str1与str2内容完全相同；
返回正数：str1中第一个不同字符的 ASCII 值 > str2对应字符；
返回负数：str1中第一个不同字符的 ASCII 值 < str2对应字符。

2.2 strncmp () 原型

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

参数说明：

前两个参数与strcmp()一致；
n：最大比较字符数（size_t是无符号整数类型，取值≥0）；
优势：无需强制要求字符串以'\0'结尾（若n小于字符串长度，会提前终止）。

返回值：逻辑与strcmp()完全一致，仅比较范围受n限制：

若前n个字符完全相同，无论后续内容如何，均返回0；
若未比较到n个字符时已出现不同，返回第一个不同字符的 ASCII 差值。

三、函数实现逻辑

理解函数的实现逻辑，能帮你规避 90% 的使用错误。以下伪代码基于 C 标准（ISO/IEC 9899）的规范，还原了两个函数的核心执行流程（非编译器真实实现，但逻辑一致）。

3.1 strcmp () 伪代码实现

// 功能：比较str1和str2，直到'\0'或不同字符
function strcmp(const char* str1, const char* str2) -> int:
    // 1. 校验指针合法性（真实库函数可能不校验，直接触发段错误）
    if str1 == NULL or str2 == NULL:
        触发未定义行为（如程序崩溃）
    
    // 2. 逐字符比较（直到'\0'或不同）
    while *str1 != '\0' and *str2 != '\0':
        if *str1 != *str2:
            // 返回当前字符ASCII差值（str1 - str2）
            return (unsigned char)*str1 - (unsigned char)*str2
        // 指针向后移动
        str1 = str1 + 1
        str2 = str2 + 1
    
    // 3. 处理一方已到'\0'的情况（如"abc" vs "abcd"）
    return (unsigned char)*str1 - (unsigned char)*str2

用unsigned char转换字符：避免 ASCII 码中负数（如扩展 ASCII 的 0x80-0xFF）导致的比较错误；
终止条件：必须同时满足 “字符相同” 且 “未到 '\0'”，否则退出循环；
最终差值：若一方先到 '\0'（如"a" vs "aa"），则*str1为 '\0'（ASCII 0），*str2为 'a'（ASCII 97），返回 - 97。

3.2 strncmp () 伪代码实现

// 功能：比较str1和str2的前n个字符，或到'\0'
function strncmp(const char* str1, const char* str2, size_t n) -> int:
    // 1. 校验指针合法性
    if str1 == NULL or str2 == NULL:
        触发未定义行为
    
    // 2. 逐字符比较（直到n=0、字符不同或'\0'）
    while n > 0 and *str1 != '\0' and *str2 != '\0':
        if *str1 != *str2:
            return (unsigned char)*str1 - (unsigned char)*str2
        // 指针移动 + 计数递减
        str1 = str1 + 1
        str2 = str2 + 1
        n = n - 1
    
    // 3. 处理三种终止情况：n=0、str1到'\0'、str2到'\0'
    if n == 0:
        // 已比较完n个字符，视为相同
        return 0
    else:
        // 一方到'\0'，返回差值（同strcmp）
        return (unsigned char)*str1 - (unsigned char)*str2

n的优先级最高：即使字符未到'\0'，只要n减至 0，立即返回 0；
无'\0'安全：若字符串无结束符（如数组存储的固定长度数据），只要n设置为数组长度，就不会越界。

四、典型使用场景：何时用 strcmp ()，何时用 strncmp ()

选择函数的核心依据是是否需要完整比较与是否确定字符串有 '\0' ，以下是两类函数的典型应用场景。

4.1 strcmp () 的适用场景

当满足 “字符串以'\0'结尾” 且 “需比较完整内容” 时，优先用strcmp()，代码更简洁。

场景 1：用户名 / 密码验证

用户输入的字符串（如密码）通常以'\0'结尾，需完整匹配才能通过验证：

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

#define CORRECT_USER "admin"
#define CORRECT_PWD "Secure@2025"

// 验证用户名密码
int auth_user(const char* input_user, const char* input_pwd) {
    // 用户名和密码必须都完整匹配
    if (strcmp(input_user, CORRECT_USER) == 0 && 
        strcmp(input_pwd, CORRECT_PWD) == 0) {
        return 1; // 验证通过
    }
    return 0; // 验证失败
}

int main() {
    char input_user[32], input_pwd[32];
    printf("请输入用户名：");
    scanf("%s", input_user);
    printf("请输入密码：");
    scanf("%s", input_pwd);

    if (auth_user(input_user, input_pwd)) {
        printf("登录成功！\n");
    } else {
        printf("用户名或密码错误！\n");
    }
    return 0;
}

运行结果：

输入admin和Secure@2025 → 登录成功；
输入admin和Secure@2024 → 密码错误。

场景 2：判断文件后缀名

文件路径字符串以'\0'结尾，需完整匹配后缀名（如.txt）：

// 判断文件是否为txt格式
int is_txt_file(const char* file_path) {
    // 找到最后一个'.'的位置
    const char* dot = strrchr(file_path, '.');
    if (dot == NULL) {
        return 0; // 无后缀名
    }
    // 完整比较后缀名是否为".txt"
    return strcmp(dot, ".txt") == 0;
}

4.2 strncmp () 的适用场景

当需要 “部分比较” 或 “字符串无'\0'” 时，必须用strncmp()，避免越界风险。

场景 1：判断字符串前缀

如判断 URL 是否为 HTTP/HTTPS 协议（只需比较前 7 个字符"http://"或前 8 个"https://"）：

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

// 判断URL是否为HTTP/HTTPS协议
int is_http_proto(const char* url) {
    if (url == NULL) return 0;
    // 比较前7个字符（http://）或前8个（https://）
    return strncmp(url, "http://", 7) == 0 || 
           strncmp(url, "https://", 8) == 0;
}

int main() {
    char urls[][64] = {
        "http://blog.example.com",
        "https://github.com",
        "ftp://file.example.net",
        "https://127.0.0.1:8080"
    };

    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        if (is_http_proto(urls[i])) {
            printf("[%s] 是HTTP/HTTPS协议\n", urls[i]);
        } else {
            printf("[%s] 非HTTP/HTTPS协议\n", urls[i]);
        }
    }
    return 0;
}

运行结果：

场景 2：固定长度字段比较

硬件通信、数据库存储中，常以固定长度数组存储字符串（无'\0'），需指定长度比较：

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

// 设备信息结构体（设备编号固定8字节，无'\0'）
typedef struct {
    char dev_id[8]; // 如"DEV00001"（占7字节，剩余1字节补空格）
    int status;     // 设备状态：0-离线，1-在线
} Device;

// 查找指定设备（比较固定8字节的dev_id）
Device* find_device(Device dev_list[], int count, const char* target_id) {
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        // 比较前8个字符（dev_id的固定长度）
        if (strncmp(dev_list[i].dev_id, target_id, 8) == 0) {
            return &dev_list[i];
        }
    }
    return NULL; // 未找到
}

int main() {
    Device dev_list[] = {
        {"DEV00001", 1},
        {"DEV00002", 0},
        {"DEV00003", 1}
    };
    char target_id[] = "DEV00002"; // 注意：数组长度需≥8（或手动指定n=8）
    
    Device* dev = find_device(dev_list, 3, target_id);
    if (dev != NULL) {
        printf("找到设备：%s，状态：%s\n", 
               dev->dev_id, dev->status ? "在线" : "离线");
    } else {
        printf("未找到设备：%s\n", target_id);
    }
    return 0;
}

运行结果：

五、关键注意事项

strcmp()与strncmp()的很多 bug 源于忽略细节，以下是必须牢记的 5 个注意事项。

5.1 strcmp () 必须依赖 '\0'，否则越界

strcmp()会一直遍历内存直到'\0'，若字符串无结束符，会触发缓冲区越界访问（未定义行为）：

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

int main() {
    // 错误：数组无'\0'，strlen无法计算长度，strcmp会越界
    char str1[3] = {'a', 'b', 'c'}; 
    char str2[3] = {'a', 'b', 'd'};
    
    // 风险：strcmp会继续读取str1[3]、str2[3]及之后的内存
    int result = strcmp(str1, str2);
    printf("比较结果：%d\n", result); // 结果不可控，可能崩溃
    return 0;
}

解决方法：

定义数组时预留'\0'位置：char str1[4] = {'a','b','c','\0'}；
用strncmp()指定长度：strncmp(str1, str2, 3)。

5.2 strncmp () 的 n 是无符号整数，不可传负数

n的类型是size_t（无符号），若传入负数，会被强制转换为极大的正数（如 - 1→4294967295），导致越界：

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

int main() {
    char str1[] = "abc";
    char str2[] = "abd";
    int n = -1; // 错误：负数转换为size_t最大值
    
    // 风险：比较4294967295个字符，必然越界
    int result = strncmp(str1, str2, n);
    printf("结果：%d\n", result);
    return 0;
}

解决方法：

确保n是非负数：用n = (n < 0) ? 0 : n做防御；
用sizeof()获取固定长度：如strncmp(str1, str2, sizeof(str1)-1)（减 1 是预留'\0'位置）。

5.3 返回值不是只有 - 1、0、1

C 标准仅规定返回值的符号（正 / 负 / 零），未规定具体数值。不同编译器实现可能返回 “第一个不同字符的 ASCII 差值”：

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

int main() {
    // 'a' ASCII=97，'c'=99 → 差值为-2
    printf("strcmp(\"a\", \"c\") = %d\n", strcmp("a", "c")); 
    // 'x'=120，'m'=109 → 差值为11
    printf("strcmp(\"x\", \"m\") = %d\n", strcmp("x", "m")); 
    return 0;
}

GCC 编译器运行结果：

strcmp("a", "c") = -2 strcmp("x", "m") = 11

错误写法：if (strcmp(a, b) == -1) → 某些编译器可能返回 - 2，导致判断失效；

正确写法：if (strcmp(a, b) < 0)。

5.4 不可比较多字节字符串（如中文）

strcmp()与strncmp()均按单字节 ASCII 码比较，而中文（如 GBK、UTF-8）是多字节编码，比较结果会出错：

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

int main() {
    // UTF-8中，"中"占3字节，"国"占3字节
    char str1[] = "中";
    char str2[] = "国";
    
    // 错误：比较的是第一个字节的ASCII值，而非汉字本身
    int result = strcmp(str1, str2);
    printf("strcmp(\"中\", \"国\") = %d\n", result); 
    return 0;
}

运行结果：strcmp("中", "国") = -32（无实际意义）

解决方法：使用宽字符函数wcscmp()（比较wchar_t类型字符串）或专门的多字节比较库（如iconv）。

5.5 避免传入 NULL 指针

两个函数均未处理NULL参数，传入NULL会触发段错误（程序崩溃）：

#include <string.h>

int main() {
    // 错误：str2为NULL，触发段错误
    strcmp("abc", NULL); 
    return 0;
}

解决方法：加指针合法性校验：

int safe_strcmp(const char* a, const char* b) {
    if (a == NULL && b == NULL) return 0;   // 两者都为NULL，视为相等
    if (a == NULL) return -1;               // a为NULL，视为小于b
    if (b == NULL) return 1;                // b为NULL，视为小于a
    return strcmp(a, b);
}

六、函数差异对比：一张表看懂核心区别

为方便快速查阅，以下表格总结了strcmp()与strncmp()的关键差异：

对比维度	strcmp()	strncmp()
比较范围	从首字符到'\0'（完整字符串）	从首字符开始，最多 n 个字符
参数数量	2 个（str1, str2）	3 个（str1, str2, n）
终止条件	遇到不同字符或双方都到'\0'	遇到不同字符或双方都到'\0' 或已比较 n 个字符
依赖'\0'	必须依赖（否则越界）	不依赖（n 合理时）
安全性	低（无'\0'时越界）	高（可控制比较长度）
适用场景	完整比较、字符串有'\0'	部分比较、无'\0'字符串、防越界
典型风险	缓冲区越界	n 为负数导致越界

七、完整示例代码：综合场景实践

以下示例结合文件后缀判断（strcmp()）与 URL 前缀判断（strncmp()），展示两个函数的协同使用：

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

// 1. 用strcmp()判断文件是否为图片（.jpg/.png）
bool is_image_file(const char* file_path) {
    if (file_path == NULL) return false;
    const char* dot = strrchr(file_path, '.');
    if (dot == NULL) return false;
    return strcmp(dot, ".jpg") == 0 || strcmp(dot, ".png") == 0;
}

// 2. 用strncmp()判断URL是否为HTTPS（需比较前8个字符）
bool is_https_url(const char* url) {
    if (url == NULL) return false;
    // 确保URL长度≥8，避免n超过字符串长度（可选防御）
    if (strlen(url) < 8) return false;
    return strncmp(url, "https://", 8) == 0;
}

// 3. 综合判断：是否为HTTPS链接的图片文件
bool is_https_image(const char* https_url) {
    return is_https_url(https_url) && is_image_file(https_url);
}

int main() {
    char test_urls[][128] = {
        "https://blog.example.com/photo1.jpg",
        "http://example.com/photo2.png",
        "https://img.example.net/logo.svg",
        "ftp://file.example.com/doc.pdf",
        "https://example.com/avatar.jpg"
    };

    printf("=== HTTPS图片链接检测结果 ===\n");
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        const char* url = test_urls[i];
        if (is_https_image(url)) {
            printf("[√] %s → 是HTTPS图片链接\n", url);
        } else {
            printf("[×] %s → 不是HTTPS图片链接\n", url);
        }
    }

    return 0;
}

运行结果：

strcmp()与strncmp()是 C 语言字符串操作的基础工具，两者的核心差异在于 “是否控制比较范围”。实际开发中，需根据 “是否有'\0'” 和 “是否需完整比较” 选择函数 —— 不确定场景下，strncmp()的安全性更高（只要n设置合理）。掌握本文的实现逻辑、注意事项与场景选择原则，能帮你避免 90% 以上的字符串比较 bug，写出更健壮的 C 语言代码。