【C语言进阶】-- 重点字符串函数内存函数及其模拟实现(strlen,strcmp,strcat...memcpy,memmove)

简介: 【C语言进阶】-- 重点字符串函数内存函数及其模拟实现(strlen,strcmp,strcat...memcpy,memmove)

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、strlen

头文件:#include <string.h>

作用:字符串以 '\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')。

注意:

1、参数指向的字符串必须要以 '\0' 结束。

2、函数的返回值是size_t,是无符号的(易错)。

测试:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
  int len = strlen("abc");
  printf("%d\n", len);
  return 0;
}

运行结果:3

1.1 strlen的模拟实现

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
//计数器实现
//int my_strlen(const char* str)//我们只是用这个字符串,不修改,因此使用const修饰
//{
//  assert(str);
//
//  int count = 0;
//
//  while (*str != '\0')
//  {
//    count++;
//    str++;
//  }
//  return count;
//}
//递归实现
int my_strlen(const char* str)//我们只是用这个字符串,不修改,因此使用const修饰
{
  if (*str != '\0')
    return 1 + my_strlen(str + 1);
  else
    return 0;
}
int main()
{
  char arr[] = "abc";
  int len = my_strlen(arr);
  printf("%d\n", len);
  return 0;
}

运行结果:3

strlen 的模拟可以有多种方法:

1.计数器(此方式可以做到不创建临时变量计算字符串长度)

2.递归

3.指针 - 指针

我们这里是用的计数器与递归两种方法写的。

2、strcpy

头文件:#include <string.h>

作用:将源字符串中的 '\0' 之前的字符拷贝到目标空间,包含 '\0'。

注意:

1、源字符串必须要以 '\0' 结束。

2、会将源字符串中的 '\0' 拷贝到目标空间。

3、目标空间必须足够大,以确保能存放源字符串。

4、目标空间必须可变(注意:目标字符串必须是有足够空间的,不能是一个常量字符串的指针)。

测试:

#include <string.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
  char arr1[] = "abcdef";
  char arr2[20] = { 0 };
  strcpy(arr2, arr1)
  printf("%s\n", arr2);
  return 0;
}

结果:abcdef

2.1 strcpy的模拟实现

#include <string.h>
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
char* my_strcpy(char* dest, const char* src)
{
  assert(dest && src);//只要有一个是空指针就报错
  char* head = dest;
  while (*dest++ = *src++)//这里做到了既拷贝,又能在遇到'\0'停止
  {
    ;
  }
  return head;
}
int main()
{
  char arr1[] = "abcdef";
  char arr2[20] = { 0 };
    //my_strcpy(arr2, arr1);
    //printf("%s\n", arr2);
  printf("%s\n", my_strcpy(arr2, arr1));
  return 0;
}

结果:abcdef

3、strcat

头文件:#include <string.h>

作用:将源字符串追加到目标字符串后。

自己不能追加自己,这样会陷入死循环。

注意:

1、源字符串与目标字符串必须以 '\0' 结束。

2、目标空间必须有足够的大,能容纳下源字符串的内容。

3、目标空间必须可修改(注意:目标字符串必须是有足够空间的,不能是一个常量字符串的指针)。

测试:

#include <string.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
  char arr1[20] = "hello ";
  char arr2[] = "world";
  strcat(arr1, arr2);
  printf("%s", arr1);
  return 0;
}

运行结果:hello world

3.1 strcat的模拟实现

#include <assert.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{
  assert(dest && src);
  char* head = dest;
  while (*dest != '\0')
  {
    dest++;//调整必须在这写,不能在判断条件里写。因为会走到'\0'后一位
  }
  while (*dest++ = *src++)
  {
    ;
  }
  return head;
}
int main()
{
  char arr1[20] = "hello ";
  char arr2[] = "world";
  my_strcat(arr1, arr2);
  printf("%s", arr1);
  return 0;
}

运行结果:hello world

4、strcmp

头文件:#include <string.h>

作用:比较两个字符串的大小(注意:这里比的不是字符串的长度,比的是对应位置字符的ASCII码值的大小)。

标准规定:

第一个字符串大于第二个字符串,返回大于 0 的数字

第一个字符串等于第二个字符串,返回 0

第一个字符串小于第二个字符串,返回小于 0 的数字

测试:

#include <string.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
  char arr1[] = "abcd";
  char arr2[] = "abcc";
  printf("%d\n", strcmp(arr1, arr2));//最后一个字符分别是 d与c ,d的ASCII值大于c的ASCII值
  return 0;
}

运行结果:大于 0 的数字。

4.1 strcmp的模拟实现

#include <assert.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
  assert(str1 && str2);
  while (*str1 == *str2)
  {
        if ('\0' == *str1)
      return 0;
    str1++;
    str2++;
  }
  return *str1 - *str2;
}
int main()
{
  char arr1[] = "abcd";
  char arr2[] = "abcc";
  int ret = my_strcmp(arr1, arr2);
  printf("%d\n", ret);
  return 0;
}

运行结果:大于 0 的数字。

5、strstr

头文件:#include <string.h>

作用:在目标字符串中查找源字符串,如果找到,则返回目标字符串中第一次包含源字符串之后的所有字符串,若未找到,则返回NULL。

测试:

#include <string.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
  char arr1[] = "abcdef";
  char arr2[] = "cd";
  char* p = strstr(arr1, arr2);
  if (NULL == p)
    printf("找不到!\n");
  else
    printf("%s\n", p);
  return 0;
}

运行结果:cdef。

5.1 strstr的模拟实现

#include <assert.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
  assert(str1 && str2);
  char* s1 = NULL;
  char* s2 = NULL;
  char* cp = (char*)str1;//const修饰的str1直接给会报警告
  while (*cp)
  {
    s1 = cp;
    s2 = (char*)str2;
    while (*s1 && *s2 && *s1 == *s2)
    {
      s1++;
      s2++;
    }
    if (*s2 == '\0')
      return cp;
    cp++;
  }
  return NULL;
}
int main()
{
  char arr1[] = "abcdef";
  char arr2[] = "cd";
  char* p = my_strstr(arr1, arr2);
  if (NULL == p)
    printf("找不到!\n");
  else
    printf("%s\n", p);
  return 0;
}

运行结果:cdef。

注意:我们这里用到的 cp 指针在不断记录每次开始比较的 str1 更新后的位置。

6、memcpy

头文件:#include <string.h>

作用:函数memcpy从开始的位置开始向后复制num个字节的数据到目标的内存位置。


注意:

1、这个函数在遇到 '\0' 的时候并不会停下来。

2、如果source和destination有任何的重叠,复制的结果都是未定义的。

测试:

#include <string.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
  int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  int arr2[8] = { 0 };
  memcpy(arr2, arr1, 20);//拷贝20字节的数据
  for (int i = 0; i < 8; i++)
  {
    printf("%d ", arr2[i]);
  }
  return 0;
}

运行结果:1 2 3 4 5 0 0 0

6.1 memcpy的模拟实现

#include <assert.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
//memcpy函数返回的是目标空间的其实地址
void* my_memcpy(void* dest, const void* src, size_t num)
{
  assert(dest && src);
  void* ret = dest;
  while (num--)
  {
    *(char*)dest = *(char*)src;
    dest = (char*)dest+1;//dest不能直接+-操作,得强转。强转是临时的,所以先强转再赋值回去
    src = (char*)src+1;
  }
  return ret;
}
int main()
{
  int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  int arr2[8] = { 0 };
  my_memcpy(arr2, arr1, 20);
  for (int i = 0; i < 8; i++)
  {
    printf("%d ", arr2[i]);
  }
  return 0;
}

运行结果:1 2 3 4 5 0 0 0


7、memmove

头文件:#include <string.h>


作用:与memcpy相似。和memcpy的差别就是memmove函数处理的源内存块和目标内存块是可以重叠的。如果源空间和目标空间出现重叠,就得使用memmove函数处理。


测试:

#include <string.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
  int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  memmove(arr1+2, arr1, 20);
  for (int i = 0; i < sizeof(arr1)/sizeof(arr1[0]); i++)
  {
    printf("%d ", arr1[i]);
  }
  return 0;
}

运行结果:1 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

7.1 memmove的模拟实现

#include <assert.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num)
{
  assert(dest && src);
  char* ret = dest;
  //目标在前源头在后,前->后
  if (dest < src)
  {
    while (num--)
    {
      *(char*)dest = *(char*)src;
      dest = (char*)dest + 1;
      src = (char*)src + 1;
    }
  }
  //其他情况,后->前
  else
  {
    while (num--)
    {
      *((char*)dest + num) = *((char*)src + num);
    }
  }
  return ret;
}
int main()
{
  int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  my_memmove(arr1+2, arr1, 20);
  for (int i = 0; i < sizeof(arr1)/sizeof(arr1[0]); i++)
  {
    printf("%d ", arr1[i]);
  }
  return 0;
}

运行结果:1 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

结论:

memmove可以操作可重叠空间,如果不重叠拷贝内存,就是用memcpy,存在重叠就使用memmove。

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