模拟实现strncpy函数

     初学C语言的人应该对strcpy和strncpy函数很熟悉。strcpy函数用于实现字符串的复制，打开msdn可以看到它的函数原型为char *strcpy( char *strDestination, const char *strSource);然而它的功能仅限于拷贝整个字符串，属于不受限制的字符串函数；那么如果我们想拷贝有限的字符该怎么办？strncpy函数刚好提供了此功能。下面我们就来模拟实现strncpy。

首先来看它的参数设置，经过上篇博客中对strcpy实现原理的讲解，很容易得出只需要在strcpy函数参数中再加入一个变量，用于控制拷贝字符的个数。那么strncpy的函数模型就显而易见，即为char *strncpy( char *dest, const char *src, size_t n );

再来看函数的实现部分，相比于strcpy的实现，strncpy的参数部分只是多了一个变量n，但原理类似；那么不难想到只需把strcpy函数中用while控制的循环条件稍作修改（strcpy中是以源字符串中的结束字符‘\0’为控制条件，而strncpy中利用n做循环的控制条件），然后每次拷贝，n递减即可。

有了初步思路，很容易地写下如下代码：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<assert.h>
char*my_strncpy(char*dest, const char*src, size_t n)
{
	assert(dest != NULL);
	assert(src != NULL);
	char*ret = dest;
	while (n)
	{
		*dest = *src;
		src++;
		dest++;
		n--;
	}
	return ret;
}

int main()
{
	char arr[20] = {0 };
	char*p = "bit";
	int n = 0;
	printf("请输入拷贝的字符个数：\n");
	scanf("%d", &n);
	char*ret = my_strncpy(arr, p,n);
	printf("%s\n", ret);
	return 0;
}

接下来我们对这个程序进行测试，即分别令其拷贝字符的个数小于，等于，大于源串长度；测试所得结果如下：

情况（1）-->“小于”源串长度

情况（2）-->“等于”源串长度（注：我们这里所说的“长度”不是指strlen（str），而是把字符串尾部的‘\0’也算在内了，即为4）

情况（3）-->“大于”源串长度

可以发现，这三种情况下的字符拷贝看似没有什么问题，接下来我们对第二和第三种情况进行分析：

当拷贝的字符个数为4时，输出的是bit,这里为了可以看清楚数组中具体发生的变化，我们把数组的初始化内容稍作修改，即为char arr[20]={'a','b','c','d','e','f','g','h'};

然后F10逐步执行调用监视，查看数组中每个字符的替换情况，如下图：

可以看到前三个字符‘a’,'b','c'分别被替换为‘b’,'i','t';第四个字符‘d’被‘\0’替换掉，可见的确把字符串bit后边的‘\0’也拷贝了进去，而往后存储的字符并没有发生变化；

那么，当拷贝的字符个数大于源串长度（此处拷贝的字符个数为5）时，又是怎样的情况呢？同样，调用监视，结果如下：

很明显发现arr[4]出现了奇怪的值，说明程序本身逻辑就有问题，这时我们不妨用标准库里的strcncpy函数来测试第三种情况，结果如下

可以看到arr[4]的值为‘\0’,并没有出现上述情况，这里我们不妨打开msdn,仔细看一下它的实现原理，如下图：

可见当要拷贝的字符个数n大于源串长度时，进行拷贝时字符串的尾部会附加若干‘空字符’直到长度等于n；到这上述arr【4】=‘%’的出错点相信你应该很明白了：当n递减为2时，进入while循环内部，把‘\0’拷贝进去，然后src指针再向后移动，而此时指针就指向一块未知的空间；当n再递减为1时，拷贝的是未知空间里的那块内容，这就是为什么出现arr【4】=‘%’的原因，具体可看下图：

找到了问题出处，那么接下来我们就对本题的思路重新整合：在模拟实现strncpy中，不再像strcpy那样用*src等于‘\0’来作为循环的结束条件，而是分成了两种情况：

这里字符个数用count代替：

（1）当count小于src所指向的串时，由count决定拷贝什么时候停下来

（2）当count大于src所指向的串时，拷贝是否停下来由*src决定，如果*src=='\0',这时*src后面的内容将不再往dest中拷贝，那么接下来的任务就是往进去拷贝‘\0’,'\0'。。。

例如，源串只有三个字符，而count=6，这时先把这三个字符（包括‘\0’）拷贝进去，这时*src等于‘\0’停了下来，停下来后再进行后边内容的拷贝，也就是一直拷贝‘\0’直到长度等于6。讲到这里不难得出此处（即*src等于‘\0’停下来）的注意点：必须对count的值进行检查，如果大于0，才进行后续‘\0’的不断拷贝。

于是我们可以写出如下代码：

char*my_strncpy(char*dest, const char*src,int count)
{
	assert(dest != NULL);
	assert(src != NULL);
	char*ret = dest;
	while (count&&*src)      
	{
			*dest = *src;
			src++;
			dest++;
			count--;
	}
		if (count != 0)
		{
			while (count > 0)
			{
				*dest = '\0';
				dest++;
				count--;
			}
		}
  return ret;
}

可以看出上面的代码虽然逻辑正确，但整体简洁度很差，其实可以把第一个while循环体部分加入判断条件中，第二个while循环也稍作改变，这样代码更简洁明了，最终的完整代码如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
char *my_strncpy(char *dest,const char *src, int count)
{
	char *ret = dest;
	assert(dest);
	assert(src);
    while(count && (*dest++ = *src++))
	{
		count--;
	}
	if(count > 0)
	{
		while(--count)
		{
			*dest++ = '\0';
		}
	}
	return ret;
}
int main()
{
		char arr[20] = { 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f','g','h' };
		char*p = "bit";
		int count = 0;
		printf("请输入拷贝的字符个数：\n");
		scanf("%d", &count);
		char*ret = my_strncpy(arr, p,5);
		printf("%s\n", ret);
		return 0;
}

对之前所说的第三种情况进行测试，再来看数组arr中的字符变化情况，结果如下：

       

可以看到结果完全正确。

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后记：第一次原创博客，难免有很多不足，如果你偶然看到了这篇文章，如发现有错误，请毫不吝啬地指出，也欢迎多多给予建议~