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C語言模擬實現字符串庫函數的示例講解_C 語言

作者:叫我小秦就好了 ? 更新時間: 2023-03-04 編程語言

字符串檢驗

strlen

函數原型

/// @brief 返回給定空終止字符串的長度,即首元素為 str 所指,且不包含首個空字符的字符數組中的字符數
/// @param str 指向要檢測的字符串的指針
/// @return 字符串 str 的長度
size_t strlen( const char *str );

空終止字符串即 C 語言中以 ‘\0’ 作為終止符的字符串,strlen 計算字符串的長度并返回,返回的長度不包含 ‘\0’。

char arr[] = "qgw";
// num 的值是 3
int num = strlen(arr);

模擬實現

下面的實現方式比較簡單,采用遍歷字符串的方式,遇到 ‘\0’ 就退出循環,返回結果。

size_t my_strlen(const char* str) {
    size_t cnt = 0;
    while (*str != '\0') {
        ++str;
        ++cnt;
    }
    return cnt;
}

strcmp

函數原型

/// @brief 以字典序比較二個字符串
/// @param str rhs 要比較的兩字符串
/// @return 相等返回 0
int strcmp(const char* lhs, const char* rhs);

返回值:

  • 兩字符串字典序相同,返回 0
  • lhs 字典序大于 rhs,返回一個正數
  • lhs 字典序小于 rhs,返回一個負數

模擬實現

實現的思路是:遍歷兩個字符串,直到出現不同或有字符串結束。

res 存儲兩字符串比較的結果,如果等于 0 循環繼續,不等于 0 直接退出,lhs 指向的字符大于 rhs 指向的字符就為正數,否則反之。

若 lhs 先結束,rhs 還沒結束,此時 res 為負數,\0 的 ASCII 碼為 0,是最小的。若 rhs 先結束,lhs 還沒結束,此時 res 為正數。若同時結束,res 剛好為 0 返回。

int my_strcmp(const char* lhs, const char* rhs) {
    int res = 0;
    while ((res = *lhs - *rhs) == 0 && *lhs != '\0' && *rhs != '\0') {
        ++lhs;
        ++rhs;
    }
    return res;
}

strstr

函數原型

/// @brief 在 str 中查找 substr 子串
/// @param str 指向要檢驗的空終止字符串的指針
/// @param substr 指向要查找的空終止字節字符串的指針
/// @return 指向于 str 中找到的子串首字符的指針,或若找不到該子串則為空指針
char *strstr( const char* str, const char* substr );

若 substr 指向空,則會返回 str。

模擬實現

下面實現的方法為暴力匹配子串,實際中可以使用 KMP 或 BM 等字符串搜索函數優化這一過程。

char* my_strstr(const char* str, const char* substr) {
	if (substr == NULL) {
		return str;
	}

	// 遍歷 str 所有字符,看以其起始字符是否匹配
	while (*str != '\0') {
		const char* backStr = str;
		const char* backSub = substr;
		while (*backStr != '\0' && *backSub != '\0' && *backStr == *backSub) {
			++backStr;
			++backSub;
		}
		// 如果 substr 走完了,說明匹配成功了,返回此時的 str
		if (*backSub == '\0') {
			return str;
		}
		++str;
	}
}

字符串操作

strcpy

函數原型

/// @brief 復制 src 所指向的空終止字符串,包含空終止符,到首元素為 dest 所指的字符數組
/// @param dest 指向要寫入的字符數組的指針
/// @param src 指向要復制的空終止字符串的指針
/// @return 返回 dest 的副本
char *strcpy( char *dest, const char *src );

需要注意的是:

1.若 dest 數組長度不足則行為未定義

即 dest 數組不足以包含 src 中所有元素,此時大概率會因越屆訪問崩潰

2.若字符串覆蓋則行為未定義

現在主流編譯器都可以處理有覆蓋的情況,比如:MSVC、GCC

3.若 dest 不是指向字符數組的指針或 src 不是指向空終止字符串的指針則行為未定義

模擬實現

下面的方法先記錄要返回的地址,最后遍歷 src 遇到 \0,此時退出循環。

注意:該實現方法并不能解決字符串有覆蓋的情況。

char* my_strcpy(char* dest, const char* src) {
    char* res = dest;
    while (*dest = *src) {
        ++dest;
        ++src;
    }
    return res;
}

strcat

函數原型

/// @brief 后附 src 所指向的空終止字符串的副本到 dest 所指向的空終止字符串的結尾
/// @param dest 指向要后附到的空終止字符串的指針
/// @param src 指向作為復制來源的空終止字符串的指針
/// @return 返回 dest 的副本
char *strcat( char *dest, const char *src );

需要注意的是:

會用字符 src[0] 替換 dest 末尾的 \0

若目標數組對于 src 和 dest 的內容以及空終止符不夠大,則行為未定義

若字符串重疊,則行為未定義

若 dest 或 src 不是指向空終止字符串的指針,則行為未定義

模擬實現

因為會先用 src 第一個字符替換 dest 結尾的 \0,所以要先找到 dest 結尾 \0。然后再遍歷 src,將其添加到 dest 結尾。

char* my_strcat(char* dest, const char* src) {
    char res = dest;
    // 先找 \0 的位置
    while (*dest != '\0') {
        ++dest;
    }
    // 追加到 dest 后面
    while (*dest = *src) {
        ++dest;
        ++src;
    }
    return res;
}

內存操作

memcpy

函數原型

/// @brief 從 src 所指向的對象復制 count 個字符到 dest 所指向的對象
/// @param dest 指向要復制的對象的指針
/// @param src 指向復制來源對象的指針
/// @param count 復制的字節數
/// @return 返回 dest 的副本
void* memcpy(void* dest, const void* src, size_t count);

要注意的是:

若訪問發生在 dest 數組結尾后則行為未定義

若對象重疊,則行為未定義

也就是說在標準中 memcpy 也不能處理對象重疊的情況

若 dest 或 src 為非法或空指針則行為未定義

模擬實現

下面給出的實現方式與 strcpy 相似,不過是改用 count 變量來控制循環次數。

memcpy 是最快的內存到內存復制子程序。它通常比必須掃描其所復制數據的 strcpy,或必須預防以處理重疊輸入的 memmove更高效。

void* my_memcpy(void* dest, const void* src, size_t count) {
    void* res = dest;
    while (count--) {
        *(char*)dest = *(char*)src;
        ++(char*)dest;
        ++(char*)src;
    }
    return res;
}

memmove

函數原型

/// @brief 從 src 所指向的對象復制 count 個字節到 dest 所指向的對象
/// @param dest 指向要復制的對象的指針
/// @param src 指向復制來源對象的指針
/// @param count 復制的字節數
/// @return 返回 dest 的副本
void* memmove(void* dest, const void* src, size_t count);

memmove 是不是看起來和 memcpy 一模一樣,但 memmove 可以處理內存重疊的情況,這也就說明它要做一些檢查,來保證能夠處理內存重疊的情況。

1.無重疊

直接調用更高校的 memcpy

2.有重疊,dest 在 src 之前,正常正向復制

3.有重疊,dest 在 src 之后,需要反向復制

模擬實現

通過對上圖的觀察,我們可以發現:若 dest 在 src 的后面并且存在內存重疊,就需要反向復制。

我們可以簡化這一函數,對無重疊的情況不去調用 memcpy 而是包含在下面兩種情況中。

dest 在 src 之前,采用正向復制

dest 在 src 之后,采用反向復制

void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t count) {
    void* res = dest;
    if (dest < src) {
        while (count--) {
            *(char*)dest = *(char*)src;
            ++(char*)dest;
            ++(char*)src;
        }
    } else {
        while (count--) {
            *((char*)dest + count) = *((char*)src + count);
        }
    }
}

原文鏈接:https://blog.csdn.net/qq_40080842/article/details/128671029

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