大家好，我是惊觉，今天聊聊字符串。字符串的使用场景非常之多，人机交互和双机通信都会用到。比如：

通过串口向单片机发送指令，以执行操作或配置参数。
单片机读取传感器数据，数据格式是字符串。一般GPS数据就是字符格式。
有些场景需要使用多个处理器协同工作，比如单片机+openmv，它们之间需要通信，可以采用字符格式的编码方式。

操作字符串，无非是两件事儿：生成字符串与解析字符串，后者往往更复杂一些。Java，Python之类的高级编程语言自带了强大的字符串处理库，提供非常丰富的操作。下图是Java的String类函数，密密麻麻有木有，这还只是一部分。

相对而言，标准C库提供的功能有限。大家熟知的功能可能有：

字符串复制追加（strcpy，strcat）
字符串查找比较（strstr，strcmp）
字符串转数字（atoi，strtol）

有两个非常有用但是可能被大家忽略的函数，介绍给大家。

任务：解析经纬度

让我们以解析GPS中的RMC消息为例，数据如下：

$GNRMC,122921.000,A,3204.862246,N,11845.911047,E,0.099,191.76,280521,,E,A*00

GPS的各字段以逗号分隔。我们需要提取经纬度信息，集中在：A,3204.862246,N,11845.911047,E。A表示经纬度有效，3204.862246是纬度，11845.911047是纬度，具体的解释参见下图：

拆分字符串strtok_r

由于GPS中各字段以逗号分隔，大家最先想到的可能是用strstr或strchr去查找逗号的位置，再一一处理。如果有一个函数可以帮我们完成拆分，效果如下图，那将会很方便后续处理。

这个函数是有的，而且就在C标准库中，那就是strtok。

char *strtok(char *source, const char *delimiters);

其根据提供的分隔符集delimiters，对source进行拆分。

source 待拆分的字符串。
delimiters 分隔符集，可以包含多个字符。比如"\r\n\t "表示以换行，tab等字符进行拆分。
return 返回指向子字符串的指针。

在拆分一个字符串时，需要多次调用该方法：

初次调用时，source为待拆分字符串，delimiters为分隔符。函数返回第一个子字符串地址。
之后的调用，source为NULL，delimiters为分隔符，分隔符的内容并不需要与之前的一致。函数返回下一个子字符串地址。
当某次调用后返回NULL时，整个拆分就结束了。

其实过程并不复杂，请看拆分GPS的代码：

#define GPS_RMC "$GNRMC,122921.000,A,3204.862246,N,11845.911047,E,0.099,191.76,280521,,E,A*00"void split_string_example(void)
{char buf[128];int buf_len;char *token = NULL;char *saveptr = NULL;const char *delim = ",*";LOG_I("test split string");buf_len = snprintf(buf, sizeof(buf), "%s", GPS_RMC);token = strtok_r(buf, delim, &saveptr);while (token){LOG_D("%s", token);token = strtok_r(NULL, delim, &saveptr);}LOG_HEX_V(buf, buf_len, "finally, buf:");
}

结果刚才已经放过了，这次放一个更完整的。

示例中用宏GPS_RMC来定义GPS的内容，再用snprintf把它打印到buf之中？

buf_len = snprintf(buf, sizeof(buf), "%s", GPS_RMC);

这可不是笔者多此一举，而是因为strtok在拆分字符串时会修改其内容。以下两点需要牢记：

strtok并不是重新分配内存以存放子字符串，其返回的子字符串直接指向待拆分字符串中的相应位置。没有任何的内存分配。
所谓的拆分，是将字符串中的分隔符替换为’\0’，也只有这样，你才能进行后续操作。上图的结尾展示了拆分后的buf的内容，红框都是’\0’。因此，待拆分字符串必须是可被修改的，必须是变量，而不能是常量。

笔者用的不是strtok，而是strtok_r。C语言中很多函数有两种版本，一种不带_r，一种带_r，_r表示可重入。可重入的概念可以单独写一篇文章，这里就不多说了。strtok_r比strtok多了一个参数，其为char *指针，用于保存拆分的状态。其实用法很简单，定义一个指针变量并传入就行，不需要关注它的值。

优化一下

我们再看下GPS的数据，如果想提取其中的A，3204.862246和11845.911047，直接使用strtok并不方便。

$GNRMC,122921.000,A,3204.862246,N,11845.911047,E,0.099,191.76,280521,,E,A*00

如果使用Java的话，如下几行代码即可完成提取。

String gps = "$GNRMC,122921.000,A,3204.862246,N,11845.911047,E,0.099,191.76,280521,,E,A*00";
String[] sub = gps.split(",");
if (sub.length < 6) {System.out.println("parse fail");
} else {System.out.println(String.format("parse succeed, valid:%s, longitude:%s, latitude:%s", sub[2], sub[3], sub[5]));
}

输出结果：

parse succeed, valid:A, longitude:3204.862246, latitude:11845.911047

Java之所以方便，关键在于split函数返回了拆分后的字符串数组，可直接通过下标提取相关字段。

C语言没有这样的函数，那我们就自己写一个。

static int split_string(char *str, const char *delim, char *sub_ptr[], int size)
{char *token = NULL;char *saveptr = NULL;int idx = 0;token = strtok_r(str, delim, &saveptr);while (token && idx < size){sub_ptr[idx++] = token;token = strtok_r(NULL, delim, &saveptr);}return idx;
}

split_string将拆分的结果写入sub_ptr之中，并返回子字符串个数。有了这个函数，提取就如Java一样方便了。

void split_string_example2(void)
{char buf[128];char *sub_buf[20];int num;LOG_I("test split string 2");snprintf(buf, sizeof(buf), "%s", GPS_RMC);num = split_string(buf, ",", sub_buf, ARRAY_SIZE(sub_buf));if (num < 7){LOG_E("fail");return;}LOG_D("succeed, valid:%s, latitude:%s, longitude:%s", sub_buf[2], sub_buf[3], sub_buf[5]);}

使用strtok或者是split_string仅仅是提取出目标字符串，想得到经纬度数值的话，还需要转换成浮点数，可使用atof函数。其实还有一种更为简单的方法，咱明天继续。

文中完整的示例代码，参见笔者基于stm32f407创建的demo工程：

地址：git@gitee.com:wenbodong/mcu_demo.git
示例：examples/05_string/example.c
使用时需要打开examples/examples.h中的EXAMPLE_SHOW_STRING。

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strtok拆分字符串

任务：解析经纬度

拆分字符串strtok_r

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