C语言字符串函数和内存函数的介绍与模拟实现

0.前言

C语言中对字符和字符串的处理很是频繁，但是C语言本身是没有字符串类型的，字符串通常放在 常量字符串 中或者 字符数组 中。 字符串常量 适用于那些对它不做修改的字符串函数.

1.字符串函数介绍与模拟实现

• C语言本身就带有一些库函数，所以看见别人不认识的函数可以在这个网站查一查，使用库函数记得引相应的头文件

  [Reference - C++ Reference]:

1.1 strlen

求字符串的个数的函数

例如

int main()
{
    char arr1[] = "abcdef";
    int ret = strlen(arr1);
    printf("%d\n", ret);
    return 0;
}

运行结果

size_t strlen ( const char * str );

• 字符串已经 '\0' 作为结束标志，strlen函数返回的是在字符串中 '\0' 前面出现的字符个数（不包 含 '\0' )。

• size_t strlen ( const char * str );

• 参数指向的字符串必须要以 '\0' 结束。

• 注意函数的返回值为size_t，是无符号的

• 自己模拟实现

// 计算器的方式实现
size_t my_strlen(const char* str)
{
    int count = 0;
    while (*str != '\0')
    {
        count++;// 统计'\0'前面的字符的个数
        str++;
    }
    return count;
}
// 递归的方式实现
size_t my_strlen(const char* str)
{
    if (*str == '\0')
        return 0;
    else
        return 1 + my_strlen2(str + 1);
}

1.2 strcpy

char* strcpy(char * destination, const char * source );

字符串拷贝函数，给你两个字符串可以，可以把一个字符串放到另外一个空间里

例如

int main()
{
​
    char arr1[] = "hello world!";
    char arr2[20] = { 0 };
    strcpy(arr2, arr1);
    printf("%s\n", arr2);
    return 0;
}
​

运行结果

• 源字符串必须以'\0',作为字符结束标志

• 会将源字符串的'\0'拷贝放到目标空间中

• 目标空间必须是可变的

• 目标空间的空间必须足够大，以确保能放到目标空间中

• 自己模拟实现

strcpy函数的模拟实现

#include 
char* my_strcpy(char* dest, const char* src)
{
    assert(dest && src);
​
    char* ret = dest;
    while (*dest != *src)
    {
        *dest = *src; // 把src的字符赋给dest
        dest++;
        src++;
    }
​
    return ret;
}

其实我们理解了while循环的判断还可以把代码变得更简单，直接在while循环的判断部分把src的值直接赋值给dest.

当src的值找到'\0'了并且赋给了dest后，while循环就会停下来，就把src里的全部字符拷贝放到dest里面

char* my_strcpy(char* dest, const char* src)
{
    assert(dest && src);
​
    char* ret = dest;
    while (*dest++ = *src++)
    {
        ;
    }
​
    return ret;
}

1.3 strcat

char * strcat ( char * destination, const char * source );

字符串追加函数，可以在一个字符串里在追加另外一个字符串

例如

int main()
{
    char arr1[20] = "hello ";
    char arr2[] = "world!";
    strcat(arr1, arr2);
    printf("%s\n", arr1);
​
    return 0;
}

运行结果

• 源字符串必须以 '\0' 结束。

• 目标空间必须有足够的大，能容纳下源字符串的内容。

• 目标空间必须可修改。

• 字符串自己给自己追加可以吗?

• 答案是不可以的，因为自己给自己追加会把'\0'覆盖，'\0'是字符串结束的标志，把'\0'覆盖追加就停不下来了

strcat的模拟实现

char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{
    assert(dest && src);
    char* ret = dest;
    // 找到目标的'\0'
    while (*dest != '\0')
    {
        dest++;
    }
    // 拷贝到目标空间
    while (*dest++ = *src++)
    {
        ;
    }
    
    return ret;
}

1.4 strcmp

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

字符串比较函数，如果arr1里的字符大于arr2里的字符返回>0的数，如果arr1里的字符小于arr2里的字符返回<0的数,

如果arr1里的字符等于arr2里的字符返回=0的数.

例如

int main()
{
    char arr1[] = "abcd";
    char arr2[] = "abc";
    int ret = strcmp(arr1, arr2);
    printf("%d\n", ret);
    return 0;
}

执行结果

标准规定

• 第一个字符串大于第二个字符串，则返回大于0的数字

• 第一个字符串等于第二个字符串，则返回0

• 第一个字符串小于第二个字符串，则返回小于0的数字

strcmp的模拟实现

int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
    assert(str1 && str2);
    while (*str1 == *str2)
    {
        if (*str1 == '\0')
           return 0;
        str1++;
        str2++;
    }
    
    if (*str1 > *str2)
        return 1;
    else
        return -1;
​
    return *str1 - *str2;
}

1.5 strncpy

char * strncpy ( char * destination, const char * source, size_t num );

跟strcpy函数的功能类似，n表示的是num，可以指定拷贝字符串的个数

例如

int main()
{
​
    char arr1[] = "hello world!";
    char arr2[20] = { 0 };
    strncpy(arr2, arr1,5);
    printf("%s\n", arr2);
    return 0;
}

执行结果

char * strncat ( char * destination, const char * source, size_t num );

• 拷贝num个字符从源字符串到目标空间中

• 如果源字符串的长度小于num，则拷贝完源字符串之后，在目标的后边追加0，直到num个。

1.6 strncat

char * strncat ( char * destination, const char * source, size_t num );

跟strcat的功能类似，n也表示num，追加num个字符到目标空间

例如

int main()
{
    char arr1[20] = "hello ";
    char arr2[] = "world!";
    strncat(arr1, arr2,6);
    printf("%s\n", arr1);
​
    return 0;
}

执行结果

1.7 strncmp

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

跟strcmp的功能类似，可以指定比较num个字符

例如

int main()
{
    char arr1[] = "abcd";
    char arr2[] = "abce";
    int ret = strncmp(arr1, arr2,4);
    printf("%d\n", ret);
    return 0;
}

执行结果

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

• 比较到出现另个字符不一样或者一个字符串结束或者num个字符全部比较完。

1.8 strstr

  char * strstr (const char * str1, const char * str2 );

查找子串的函数，如果存在子串会把整个字符串全部打印出来

例如

int main()
{
    char arr1[] = "abcdefg";
    char arr2[] = "abc";
​
    char* p = strstr(arr1, arr2);
    if (*p == NULL)
    {
        printf("找不到\n");
    }
    else
    {
        printf("%s\n", p);
    }
​
    return 0;
}

执行结果

strstr函数的模拟实现

char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
    assert(str1 && str2);
    char* s1 = NULL;
    char* s2 = NULL;
    char* cp = str1;
    while (*cp)
    {
        s1 = cp;
        s2 = (char*)str2;
        while (*s1 && *s2 && *s1 == *s2)
        {
            s1++;
            s2++;
        }
        if (*s2 == '\0')
        {
            return cp;
        }
        cp++;
    }
    return NULL;
}

1.9 strtok

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

• delimiters是分割符，把长的字符串按照分隔符分成多段短的字符串

• delimiters的参数含有0个或者多个分割符

• strtok函数找到str中的下一个标记，并将其用 \0 结尾，返回一个指向这个标记的指针。

• （注：strtok函数会改变被操作的字符串，所以在使用strtok函数切分的字符串一般都是临时拷贝的内容 并且可修改。）

• strtok函数的第一个参数不为 NULL ，函数将找到str中第一个标记，strtok函数将保存它在字符串 中的位置。

• strtok函数的第一个参数为 NULL ，函数将在同一个字符串中被保存的位置开始，查找下一个标 记。

• 如果字符串中不存在更多的标记，则返回 NULL 指针。

将长的字符串按照分割符分成多个子串

例如

int main()
{
    char arr[] = "192.168.222.33";
    char buf[30] = { 0 };
    strcpy(buf, arr);
    const char* p = ".";
    char* str = strtok(buf, p);
    printf("%s\n", str);
​
    str = strtok(NULL, p);
    printf("%s\n", str);
​
    str = strtok(NULL, p);
    printf("%s\n", str);
​
    str = strtok(NULL, p);
    printf("%s\n", str);
    return 0;
}

执行结果

2.0 strerror

错误码返回信息函数，这个函数只要你给他一个错误码，它就能返回一个错误信息

例如

int main()
{
    char* str = strerror(0);
    printf("%s\n", str);
​
    str = strerror(1);
    printf("%s\n", str);
​
    str = strerror(2);
    printf("%s\n", str);
​
    str = strerror(3);
    printf("%s\n", str);
​
    str = strerror(4);
    printf("%s\n", str);
    return 0;
}

执行结果

2.1 memcpy

void * memcpy ( void * destination, const void * source, size_t num );

• memcpy函数从source的位置向后复制num字节的数据放到destination的位置

• 这个函数在遇到'\0'的时候不会停下来

• 如果source和destination有任何重叠，复制的结果是不可知的

内存拷贝函数，有两块空间，可以把一块的空间里的内容放到另外一块空间里.

例如

int main()
{
    int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
    int arr2[10] = { 0 };
    memcpy(arr2, arr1,32);
    int i = 0;
    int sz = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]);
    for (i = 0; i < sz; i++)
    {
        printf("%d ", arr2[i]);
    }
​
    return 0;
}

执行结果

这里把arr1数组的内容放到arr2数组里面

memcpy函数的模拟实现

void* my_memcpy(void* dest, const void* src, size_t num)
{
    assert(dest && src);
    void* ret = dest;
​
    while (num--)
    {
        *(char*)dest = *(char*)src;// 把dest强转(char*)然后进行解引用,同理src也是
        dest = (char*)dest + 1;// 把dest原来的位置往后挪
        src = (char*)src + 1; //  把src原来的位置往后挪
    }
    return ret;
}

2.2 memmove

void * memmove ( void * destination, const void * source, size_t num );

• memcpy和memmove的区别在于memmove函数处理源内存块和目标空间内存块可以重叠

• 如果源内存块和目标空间内存块重叠，就需要用memmove函数

例如

int main()
{
    int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    memmove(arr1, arr1+2, 12);
    int i = 0;
    int sz = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]);
    for (i = 0; i < sz; i++)
    {
        printf("%d ", arr1[i]);
    }
    return 0;
}

把arr1向后12字节的内容，放到arr1里，就是把4,5,6覆盖1,2,3,然后后面的内容不变

执行结果

memmove函数的模拟实现

void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num)
{
    assert(dest && src);
    void* ret = dest;
    if (dest < src)
    {
        while (num--)
        {
            // 前往后
            *(char*)dest = *(char*)src;
            dest = (char*)dest + 1;
            src = (char*)src + 1;
        }
    }
    else
    {
        // 后往前
        while (num--)
        {
            *((char*)dest + num) = *((char*)src + num);
        }
    }
    return ret;
}

这个分两种情况，当dest后进行拷贝，当dest>src时，是后->前。这里比较的是位置，通过画图可以看得出

dest

int memcmp ( const void * ptr1, const void * ptr2, size_t num );

int main()
{
    int arr1[] = { 1,2,3,4,6 };
    int arr2[] = { 1,2,3,4,5 };
    int ret = memcmp(arr1, arr2, 17);
    printf("%d\n", ret);
​
}