C字符串和内存函数介绍（一）——长度固定的字符串函数

今天的主题是C语言的字符串函数，通过学习并模拟实现它们，来深刻理解它们的使用。

目录

（一）strlen函数：

介绍：

模拟实现：

（二）strcpy函数：

介绍：

模拟实现：

注意事项：

（三）strcmp函数：

介绍：

模拟实现：

（四）strcat函数：

介绍：

模拟实现：

注意事项：

---

 

（一）strlen函数：

介绍：

函数原型：

size_t strlen ( const char * str );

函数名	功能描述	头文件
strlen	用来求字符串的长度	#include<string.h>

传参说明：    传参传过去的是字符串首元素的地址。

 

返回值说明：从字符串的首元素开始计数统计，遇到'\0'结束统计。返回值反映的是字符串                            中'\0'出现之前字符的个数

使用示例：

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

int main()
{
	const char* str = "hello world";
	printf("%zd", strlen(str));
	return 0;
}

【输出说明】：11

模拟实现：

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
//模拟实现strlen函数：

//方法一：计数器
size_t my_strlen_one(const char* str)
{
	assert(str != NULL);
	size_t len = 0;
	while (*str++)
	{
		len++;
	}
	return len;
}

//方法二：函数递归
size_t my_strlen_two(const char* str)
{
	assert(str != NULL);
	if (*str =='\0')
	{
		return 0;
	}
	else
	{
		return 1 + my_strlen_two(str+1);
	}
}

//方法三：指针减指针
size_t my_strlen_three(const char* str)
{
	const char* init = str;
	assert(str != NULL);
	while (*str)
	{
		str++;
	}
	return str - init;
}

int main()
{
	char* str = "Hello world!";
	char* str1 = "";
	printf("%zd\n", my_strlen_one(str));
	printf("%zd\n", my_strlen_two(str));
	printf("%zd\n", my_strlen_three(str1));
	return 0;
}

（二）strcpy函数：

介绍：

函数原型：

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

函数名	功能描述	头文件
strcpy	进行字符串的拷贝	#include<string.h>

传参说明：第一个参数是目标字符串的首地址，第二个参数是源字符串的首地址。

 

返回值说明：这个函数会拷贝源字符串的字符内容到目标地址里面，遇到source的'\0'，执行最后一次拷贝并且结束这个拷贝的过程，最后返回目标空间（字符串）destination的首地址。

使用示例：

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

int main()
{
	const char* str = "hello world";
	char det[20];
	char* ptr = strcpy(det, str);
	printf("%s\n", str);
	printf("%s\n", ptr);
	printf("%s", det);
	return 0;
}

【输出说明】：hello world

                         hello world

                         hello world

模拟实现：

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
//模拟实现strcpy函数：

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

int main()
{
	char* src = "Hello world!";
	char dest[20];
	char* str = my_strcpy(dest, src);
	printf("src:  %s\n", src);
	printf("dest: %s\n", dest);
	printf("str：%s", str);
	return 0;
}

注意事项：

1. 源字符串中务必有'\0'，不然实际上，你拷贝了什么东西这是不可控的；
2. 作为一名合格的程序员，请务必保证目标空间destination的容量足够大，能够放得下源字符串的所有内容。如果destination的容量不够，程序会异常终止。
3. 目标空间destination的内容必须可变，即destination指针所指向的内容不被const修饰。如果你不遵循，运行会出错。

（三）strcmp函数：

介绍：

函数原型：

 

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

函数名	功能描述	头文件
strcmp	进行两个字符串之间大小的比较	#include<string.h>

传参说明：传过来的是待比较的两个字符串的首元素的地址。

 

返回值说明：返回的是一个int类型的整数，反映的是str1和str2之间的大小关系。比较规则是：从左到右依次比较，取各个对应字符的Ascll码值进行比较。如果对应位置两个字符相等，则继续这个过程，碰到不相等的字符立马停止这个过程。或其中一个字符串遇到'\0'结束这个过程      

具体情况参考下面表格

return value	含义
<0	表明str1 < str2
=0	表明str1 == str2
>0	表明str1 > str2

值得注意的是：具体大于0小于0的数字是什么，是ANSIC（C语言标准所没有规定的）。

使用示例：

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

int main()
{
	const char* str1 = "abc";

	const char* str2 = "abc";
	const char* str3 = "bcd";
	const char* str4 = "abcde";
	const char* str5 = "Abc";
	//如果两个字符串相等：
	printf("%d\n", strcmp(str1, str2));

	//如果第二个字符串大于第一个字符串：
	printf("%d\n", strcmp(str1, str3));

	//如果第二个字符串长度大于第一个字符串：
	printf("%d\n", strcmp(str1, str4));

	//如果第二个字符串小于第一个字符串：
	printf("%d\n", strcmp(str1, str5));
	return 0;
}

【输出说明】：0    -1    -1    1        (注：测试结果依赖于编译器环境)

模拟实现：

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
//模拟实现strcmp的功能

int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
	while (*str1 == *str2)
	{
		if (*str1 == '\0')
			return 0;
		str1++;
		str2++;
	}
	return *str1 - *str2;
}

int main()
{
	const char* str1 = "abcd";
	const char* str2 = "abc";
	if (my_strcmp(str1, str2) > 0)
	{
		printf("str1这个字符串更大");
	}
	else if (my_strcmp(str1, str2) < 0)
	{
		printf("str2这个字符串更大");
	}
	else
	{
		printf("str1和str2字符串相等");
	}
	return 0;
}

（四）strcat函数：

介绍：

函数原型：

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

函数名	功能描述	头文件
strcat	用来进行字符串的追加	#include<string.h>

传参说明：第一个参数是被追加的字符串的首元素的地址，第二个参数是待追加字符串的首                    元素的地址。

 

返回值说明：从destination的末尾'\0'开始进行追加，将source字符串的内容依次拷贝到destination的后面，遇到source的'\0'，执行最后一次追加。最终返回的是被追加字符后的destination的地址。

使用示例：

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

int main()
{
	char dest[35] = "Beijing is the";
	const char* sour = " capital of China.";

	printf("追加前：%s\n", dest);
	strcat(dest, sour);
	printf("追加后：%s\n", dest);
	return 0;
}

【输出说明】：追加前：Beijing is the

                         追加后：Beijing is the capital of China.

模拟实现：

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
//模拟实现strcat函数的功能：

char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{
	int cnt = 0;
	char* init = dest;
	assert(dest && src);

    //第一步定位：定位到dest的末尾
	while (*dest)
	{
		dest++;
		cnt++;
	}
    
    //第二步追加：
	while (*src && cnt)
	{
		*dest = *src;
		dest++;
		src++;
		cnt--;
	}

    //第三步处理细节：
	if (*src == '\0')
	{//处理用户追加不同字符串的情况：
		*dest = *src;
	}
	else
	{//处理用户追加同一个字符串的情况：
		*++dest = '\0';
	}

	return init;
}

int main()
{
	char str1[20] = "You are ";
	const char* str2 = "welcome!";

	printf("追加之前str1：%s\n", str1);
	my_strcat(str1, str2);
	printf("追加之后str1：%s\n", str1);
	return 0;
}

【难点解剖】

  ANSIC仅针对strcat函数追加两个不同字符串的情况进行规定，这里说的不同，指的是两个字符   串的地址不同。所以追加同一个字符串是strcat函数的C语言标准所没有规定的。

 我们在这里加上了这个功能，这也是strcat函数实现的难点所在。因为：追加同一个字符串的过程   中会覆盖掉dest字符串的'\0'，如果这里得不到恰当的处理，那追加的过程就是个死循环。

 为了解决这里的问题，我们使用一个计数器cnt来记录dest字符串的初始长度，然后追加的时候，   只追加字符串dest的长度次。

  因为是模拟实现，所以不允许使用string.h头文件里面的库函数，不然这个计数器其实也可以用      strlen函数替代。

注意事项：

1. 要从destination的末尾进行追加，要找到它的末尾就需要destination字符串包含'\0'。此外，追加的字符串有多少是由source字符串的'\0'来决定的，所以source也要有'\0'。即我们的用户要保证他传过来的两个字符串都要有'\0'。
2. 和strcpy函数那里一样，destination的空间要足够大，至少能同时放得下source和destination两个的字符串内容数据。