字符串处理函数string.h和wchar.h

原文出自：http://blog.youkuaiyun.com/zhoudaxia/article/details/4641693

string.h中包含了所有的字符串处理函数，也包含了内存处理函数，因为这些内存处理函数（如比如、复制、搜索）的功能与字符串处理函数功能类似。我们是用通用指针来指向内存块的，通用指针可以用char*类型（传统C语言），也可以用void*类型（标准C语言）。每个函数都有对应的宽字符版本，在wchar.h中。
    string.h中包含的标准库函数：strcat,strncat,strcmp,strncmp,strcpy,strncpy,strlen,strchr,strrchr,strspn,strcspn,strpbrk, strstr,strok,strcoll,strxfrm,strerror; memcpy,memmove,memcmp,memchr,memeset。GNU还提供了很多非标准的扩展，如memccpy,rawmemchr,memrchr, strdup,strndup等。

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1. /* ISO C99 Standard: 7.21 字符串处理 <string.h> */  
2. #ifndef _STRING_H  
3. #define _STRING_H   1  
4. #include <features.h> /* 非标准头文件，定义了一些编译选项 */  
5. __BEGIN_DECLS  
6. /* 从<stddef.h>中获得size_t和NULL  */  
7. #define __need_size_t  
8. #define __need_NULL  
9. #include <stddef.h>  
10. __BEGIN_NAMESPACE_STD  
11. /* 从SRC中复制N个字节的内容到DEST中  */  
12. extern void *memcpy (void *__restrict __dest,  
13.              __const void *__restrict __src, size_t __n)  
14.      __THROW __nonnull ((1, 2));  
15. /* 从SRC中复制N个字节的内容到DEST中，保证对重叠字符串（即SRC与DEST共用存储空间）有正确的行为 */  
16. extern void *memmove (void *__dest, __const void *__src, size_t __n)  
17.      __THROW __nonnull ((1, 2));  
18. __END_NAMESPACE_STD  
19. /* 从SRC中复制不超过N个字节的内容到DEST中，当遇到字符C时便停止，返回DEST中C的拷贝后面的字符指针。 
20.     如果在SRC的前面N个字节中没有发现字符C，则返回NULL */  
21. #if defined __USE_SVID || defined __USE_BSD || defined __USE_XOPEN  
22. extern void *memccpy (void *__restrict __dest, __const void *__restrict __src,  
23.               int __c, size_t __n)  
24.      __THROW __nonnull ((1, 2));  
25. #endif /* SVID.  */  
26. __BEGIN_NAMESPACE_STD  
27. /* 把S的前N个字节的内容设置为C */  
28. extern void *memset (void *__s, int __c, size_t __n) __THROW __nonnull ((1));  
29. /* 比较S1和S2的前n字节的内容 */  
30. extern int memcmp (__const void *__s1, __const void *__s2, size_t __n)  
31.      __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1, 2));  
32. /* 在S的前N个字节中搜索C的第一次出现  */  
33. extern void *memchr (__const void *__s, int __c, size_t __n)  
34.       __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1));  
35. __END_NAMESPACE_STD  
36. #ifdef __USE_GNU  
37. /* 在S中搜索C，这与“memchr”类似，但这里没有长度的限制 */  
38. extern void *rawmemchr (__const void *__s, int __c)  
39.      __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1));  
40. /* 在S的前N个字节中搜索C的最后一次出现  */  
41. extern void *memrchr (__const void *__s, int __c, size_t __n)  
42.       __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1));  
43. #endif  
44. __BEGIN_NAMESPACE_STD  
45. /* 将SRC复制到DEST中  */  
46. extern char *strcpy (char *__restrict __dest, __const char *__restrict __src)  
47.      __THROW __nonnull ((1, 2));  
48. /* 将SRC的前N个字符复制到DEST  */  
49. extern char *strncpy (char *__restrict __dest,  
50.               __const char *__restrict __src, size_t __n)  
51.      __THROW __nonnull ((1, 2));  
52. /* 将SRC追加到DEST */  
53. extern char *strcat (char *__restrict __dest, __const char *__restrict __src)  
54.      __THROW __nonnull ((1, 2));  
55. /* 将SRC的前N个字符追加到DEST */  
56. extern char *strncat (char *__restrict __dest, __const char *__restrict __src,  
57.               size_t __n) __THROW __nonnull ((1, 2));  
58. /* 比较S1和S2 */  
59. extern int strcmp (__const char *__s1, __const char *__s2)  
60.      __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1, 2));  
61. /* 比较S1和S2的前N个字符 */  
62. extern int strncmp (__const char *__s1, __const char *__s2, size_t __n)  
63.      __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1, 2));  
64. /* 比较S1和S2对照后的形式（即按特定区域设置来进行字符排序） */  
65. extern int strcoll (__const char *__s1, __const char *__s2)  
66.      __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1, 2));  
67. /* 对SRC作转换并放到DEST的前N个字节中 */  
68. extern size_t strxfrm (char *__restrict __dest,  
69.                __const char *__restrict __src, size_t __n)  
70.      __THROW __nonnull ((2));  
71. __END_NAMESPACE_STD  
72. #ifdef __USE_GNU  
73. /* 下面的函数与上面的两个等价，但它们带一个额外的区域设置参数，用于设置字符对照规则。 
74.     这是非标准的函数，但是在不久之后有可能会被标准化 */  
75. # include <xlocale.h>  
76. /* 使用L中的规则来比较S1和S2对照后的形式 */  
77. extern int strcoll_l (__const char *__s1, __const char *__s2, __locale_t __l)  
78.      __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1, 2, 3));  
79. /* 对SRC作转换并放到DEST的前N个字节中 */  
80. extern size_t strxfrm_l (char *__dest, __const char *__src, size_t __n,  
81.              __locale_t __l) __THROW __nonnull ((2, 4));  
82. #endif  
83. #if defined __USE_SVID || defined __USE_BSD || defined __USE_XOPEN_EXTENDED  
84. /* 复制S，返回一个相同的副本 */  
85. extern char *strdup (__const char *__s)  
86.      __THROW __attribute_malloc__ __nonnull ((1));  
87. #endif  
88. /* 返回STRING的前N个字节的副本。即使STRING[N]前面没有出现终止符， 
89.     结果字符串也会被终止 */  
90. #if defined __USE_GNU  
91. extern char *strndup (__const char *__string, size_t __n)  
92.      __THROW __attribute_malloc__ __nonnull ((1));  
93. #endif  
94. #if defined __USE_GNU && defined __GNUC__  
95. /* 复制S，返回一个相同的副本 */  
96. # define strdupa(s)                               /  
97.   (__extension__                                  /  
98.     ({                                        /  
99.       __const char *__old = (s);                          /  
100.       size_t __len = strlen (__old) + 1;                      /  
101.       char *__new = (char *) __builtin_alloca (__len);                /  
102.       (char *) memcpy (__new, __old, __len);                      /  
103.     }))  
104. /* 返回字符串前N个字节的副本 */  
105. # define strndupa(s, n)                               /  
106.   (__extension__                                  /  
107.     ({                                        /  
108.       __const char *__old = (s);                          /  
109.       size_t __len = strnlen (__old, (n));                    /  
110.       char *__new = (char *) __builtin_alloca (__len + 1);            /  
111.       __new[__len] = '/0';                            /  
112.       (char *) memcpy (__new, __old, __len);                      /  
113.     }))  
114. #endif  
115. __BEGIN_NAMESPACE_STD  
116. /* 在S中搜索C的第一次出现 */  
117. extern char *strchr (__const char *__s, int __c)  
118.      __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1));  
119. /* 在S中搜索C的最后一次出现  */  
120. extern char *strrchr (__const char *__s, int __c)  
121.      __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1));  
122. __END_NAMESPACE_STD  
123. #ifdef __USE_GNU  
124. /* 这个函数与“strchr”类似，但如果在S中没有找到C，则它返回一个指向NUL终止符的指针 */  
125. extern char *strchrnul (__const char *__s, int __c)  
126.      __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1));  
127. #endif  
128. __BEGIN_NAMESPACE_STD  
129. /* 返回S中的第一个子串长度，这个子串的所有字符都不在REJECT中 */  
130. extern size_t strcspn (__const char *__s, __const char *__reject)  
131.      __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1, 2));  
132. /* 返回S中的第一个子串长度，这个子串的所有字符都在ACCEPT中 */  
133. extern size_t strspn (__const char *__s, __const char *__accept)  
134.      __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1, 2));  
135. /* 返回S中的第一个在ACCEPT中出现的字符指针 */  
136. extern char *strpbrk (__const char *__s, __const char *__accept)  
137.      __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1, 2));  
138. /* 查找字符串NEEDLE在HAYSTACK中第一次出现  */  
139. extern char *strstr (__const char *__haystack, __const char *__needle)  
140.      __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1, 2));  
141. /* 用DELIM中的字符作为分隔符把S解析成多个记号 */  
142. extern char *strtok (char *__restrict __s, __const char *__restrict __delim)  
143.      __THROW __nonnull ((2));  
144. __END_NAMESPACE_STD  
145. /* 用DELIM中的字符作为分隔符把S分解为多个记号，上一次调用的信息存储在SAVE_PTR中 */  
146. extern char *__strtok_r (char *__restrict __s,  
147.              __const char *__restrict __delim,  
148.              char **__restrict __save_ptr)  
149.      __THROW __nonnull ((2, 3));  
150. #if defined __USE_POSIX || defined __USE_MISC  
151. extern char *strtok_r (char *__restrict __s, __const char *__restrict __delim,  
152.                char **__restrict __save_ptr)  
153.      __THROW __nonnull ((2, 3));  
154. #endif  
155. #ifdef __USE_GNU  
156. /* 与“strstr”类似，但这个函数忽略字符串的大小写 */  
157. extern char *strcasestr (__const char *__haystack, __const char *__needle)  
158.      __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1, 2));  
159. #endif  
160. #ifdef __USE_GNU  
161. /* 在HAYSTACK中查找NEEDLE的第一次出现。NEEDLE为NEEDLEN个字节长， 
162.     HAYSTACK为HAYSTACKLEN个字节长 */  
163. extern void *memmem (__const void *__haystack, size_t __haystacklen,  
164.              __const void *__needle, size_t __needlelen)  
165.      __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1, 3));  
166. /* 将SRC的N个字节复制到DEST，返回最后一个写入字节后面位置的指针 */  
167. extern void *__mempcpy (void *__restrict __dest,  
168.             __const void *__restrict __src, size_t __n)  
169.      __THROW __nonnull ((1, 2));  
170. extern void *mempcpy (void *__restrict __dest,  
171.               __const void *__restrict __src, size_t __n)  
172.      __THROW __nonnull ((1, 2));  
173. #endif  
174. __BEGIN_NAMESPACE_STD  
175. /* 返回S的长度 */  
176. extern size_t strlen (__const char *__s)  
177.      __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1));  
178. __END_NAMESPACE_STD  
179. #ifdef  __USE_GNU  
180. /* 查找STRING的长度，但只扫描前MAXLEN个字符，如果其中没有发现'/0'终止符，则返回MAXLEN */  
181. extern size_t strnlen (__const char *__string, size_t __maxlen)  
182.      __THROW __attribute_pure__ __nonnull ((1));  
183. #endif  
184. __BEGIN_NAMESPACE_STD  
185. /* 返回对错误码ERRNUM的字符串描述  */  
186. extern char *strerror (int __errnum) __THROW;  
187. __END_NAMESPACE_STD  
188. /* 下面都是非标准扩展或内部使用的函数 */  
189. __END_DECLS  
190. #endif /* string.h  */  

    1、字符串连接strcat,strncat,wcscat,wcsncat：将字符串src（或其前n个字符）连接到dest，后面两个是宽字符版本。

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1. /* strcat.c：strcat函数的实现  */  
2. #include <string.h>  
3. #include <memcopy.h> /* 非标准头文件，定义了reg_char类型 */  
4. #undef strcat  
5. /* 将字符串SRC连接到DEST */  
6. char *  
7. strcat (dest, src)  
8.      char *dest;  
9.      const char *src;  
10. {  
11.   char *s1 = dest;  
12.   const char *s2 = src;  
13.   reg_char c; /* reg_char在memcopy.h中定义，就是char类型，它表示c存储在register中 */  
14.     
15.   do    /* 让s1指向dest的终止位置，即首个'/0'的下一位置  */  
16.     c = *s1++;  
17.   while (c != '/0');  
18.   s1 -= 2; /* 让s1指向dest中的终止符'/0'的前一个位置，这样就可以进行连接操作了 */  
19.   do     /* 做连接操作 */  
20.     {  
21.       c = *s2++;  
22.       *++s1 = c;  
23.     }  
24.   while (c != '/0');  
25.   return dest;  
26. }  
27. libc_hidden_builtin_def (strcat)  

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1. /* strncat.c：strncat函数的实现 */  
2. #include <string.h>  
3. #ifdef _LIBC  
4. # include <memcopy.h> /* 非标准头文件，定义了reg_char类型，就是char类型 */  
5. #else  
6. typedef char reg_char;  
7. #endif  
8. #undef strncat  
9. /* 将s2的前n个字符连接到s1，若s2不足n个字符，则连接完s2（包括终止符）后 
10.     就返回 */  
11. char *  
12. strncat (s1, s2, n)  
13.      char *s1;  
14.      const char *s2;  
15.      size_t n;  
16. {  
17.   reg_char c;  
18.   char *s = s1;  
19.   do  /* 让s1指向dest的终止位置，即首个'/0'的下一位置  */  
20.     c = *s1++;  
21.   while (c != '/0');  
22.   s1 -= 2; /* 让s1指向dest中的终止符'/0'的前一个位置，这样就可以进行连接操作了 */  
23.   if (n >= 4)      /* 做连接操作，每4个字符作为一组来进行连接 */  
24.     {  
25.       size_t n4 = n >> 2; /* 让n除以4，计算出循环次数 */  
26.       do  
27.     {  
28.       c = *s2++;     /* 每次循环都要连接4个字符，总共连接了4*n4个字符 */  
29.       *++s1 = c;  
30.       if (c == '/0') /* 在连接时，每当遇到'/0'，连接操作就停止，并返回目标串 */  
31.         return s;  
32.       c = *s2++;  
33.       *++s1 = c;  
34.       if (c == '/0')  
35.         return s;  
36.       c = *s2++;  
37.       *++s1 = c;  
38.       if (c == '/0')  
39.         return s;  
40.       c = *s2++;  
41.       *++s1 = c;  
42.       if (c == '/0')  
43.         return s;  
44.     } while (--n4 > 0);  
45.       n &= 3; /* 求出n除以4的余数 */  
46.     }  
47.   while (n > 0) /* 对剩下的几个字符（最多3个）进行连接 */  
48.     {  
49.       c = *s2++;  
50.       *++s1 = c;  
51.       if (c == '/0')  
52.     return s;  
53.       n--;  
54.     }  
55.   if (c != '/0')  /* 如果末尾不是终止符，则要补上一个终止符 */  
56.     *++s1 = '/0';  
57.   return s;  
58. }  

    解释：
    （1）strcat基本思想：把指针移到dest的终止符'/0'的前一个位置，然后扫描src的每个字符并连接到dest的后面。
    （2）strncat基本思想：为减少扫描的循环次数以提高效率，对src的每4个字符作为一组来进行连接，让n除以4，计算出循环次数n4。每次循环都要连接4个字符，总共连接了4*n4个字符，最后对剩下的几个字符（最多3个）进行连接。若src的第n个字符不是终止符'/0'，则连接的末尾还要补上一个终止符。
    2、字符串比较strcmp,strncmp,wcscmp,wcsncmp：按照字典顺序比较两个字符串（或其前n个字符）的大小。

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1. /* strcmp.c：strcmp函数的实现  */  
2. #include <string.h>  
3. #include <memcopy.h>  /* 非标准头文件，定义了reg_char类型 */  
4. #undef strcmp  
5. /* 比较S1和S2，小于返回小于0的数，等于时返回0，大于时返回大于0的数 */  
6. int  
7. strcmp (p1, p2)  
8.      const char *p1;  
9.      const char *p2;  
10. {  
11.   register const unsigned char *s1 = (const unsigned char *) p1;  
12.   register const unsigned char *s2 = (const unsigned char *) p2;  
13.   unsigned reg_char c1, c2;  
14.   do  
15.     {  
16.       c1 = (unsigned char) *s1++;  
17.       c2 = (unsigned char) *s2++;  
18.       if (c1 == '/0')  /* 若s1终止，则比较结束，返回相应差值 */  
19.     return c1 - c2;  
20.     }  
21.   while (c1 == c2); /* 做相等比较，直到不相等时退出循环 */  
22.   return c1 - c2;  /* 返回相应的差值 */  
23. }  
24. libc_hidden_builtin_def (strcmp)  

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1. /* strncmp.c：strncmp函数的实现 */  
2. #include <string.h>  
3. #include <memcopy.h>  
4. #undef strncmp  
5. /* 比较s1和s2的前n个字符，不足n个字符时使用整个字符串， 
6.     小于返回小于0的数，等于时返回0，大于时返回大于0的数 */  
7. int  
8. strncmp (s1, s2, n)  
9.      const char *s1;  
10.      const char *s2;  
11.      size_t n;  
12. {  
13.   unsigned reg_char c1 = '/0';  
14.   unsigned reg_char c2 = '/0';  
15.   if (n >= 4)      /* 做比较操作，每4个字符作为一组来进行比较 */  
16.     {  
17.       size_t n4 = n >> 2;  /* 做比较操作，每4个字符作为比较来进行连接 */  
18.       do  
19.     {  
20.       c1 = (unsigned char) *s1++; /* 每次循环都要比较4个字符，总共比较了4*n4个字符 */  
21.       c2 = (unsigned char) *s2++;  
22.       if (c1 == '/0' || c1 != c2)/* 每当遇到s1终止或c1!=c2，比较操作就结束，并返回相应差值 */  
23.         return c1 - c2;  
24.       c1 = (unsigned char) *s1++;  
25.       c2 = (unsigned char) *s2++;  
26.       if (c1 == '/0' || c1 != c2)  
27.         return c1 - c2;  
28.       c1 = (unsigned char) *s1++;  
29.       c2 = (unsigned char) *s2++;  
30.       if (c1 == '/0' || c1 != c2)  
31.         return c1 - c2;  
32.       c1 = (unsigned char) *s1++;  
33.       c2 = (unsigned char) *s2++;  
34.       if (c1 == '/0' || c1 != c2)  
35.         return c1 - c2;  
36.     } while (--n4 > 0);  
37.       n &= 3;  /* 求出n除以4的余数 */  
38.     }  
39.   while (n > 0) /* 对剩下的几个字符（最多3个）进行比较 */  
40.     {  
41.       c1 = (unsigned char) *s1++;  
42.       c2 = (unsigned char) *s2++;  
43.       if (c1 == '/0' || c1 != c2)  /* 若s1终止或c1!=c2，则比较结束，返回相应差值 */  
44.     return c1 - c2;  
45.       n--;  
46.     }  
47.   return c1 - c2;  /* 返回相应差值 */  
48. }  
49. libc_hidden_builtin_def (strncmp)  

    解释：
    （1）strcmp基本思想：扫描两个串，并对字符作相等比较，直到不相等时退出循环，返回这两个字符的差值。
    （2）strncmp基本思想：做比较操作，每4个字符作为一组来进行比较，以提高效率。扫描两个串，每次循环时连续比较4个字符，直到比较完前n个字符。

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