C语言进阶-字符串函数和内存函数（1）

1.字符串函数的介绍及模拟实现

1.1 strlen

size_t  strlen (const char *  str)

字符串是以‘\0作为结束标志，strlen函数返回的是在字符串中‘\0’之前出现的字符的个数（不包括‘\0’）。

参数指向的字符串必须要以‘\0’结束。这就意味着，如果要用strlen函数求一个字符串的长度，那你提供的这个字符串末尾必须要有‘\0’。像下面这种写法就是错误的：

注意函数的返回值为size_t，是无符号的。

下面的代码可以证明：

由此可见strlen函数的返回值是无符号的，无符号数永远大于0。

strlen函数的模拟实现：

#define  _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
size_t my_strlen(const char* str)
{
  int count = 0;
  while (*str != '\0')
  {
    count++;
    str++;
  }
  return count;
}
int main()
{
  char arr[] = "abcdef";
  size_t ret = my_strlen(arr);
  printf("%u\n", ret);
  return 0;
}

1.2 strcpy

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

strcpy函数的功能：把source指向的字符串拷贝到destination指向的空间，拷贝时包含结束字符‘\0’。

打开监视窗口可以发现，strcpy连同arr2中的结束字符‘\0’也拷贝到arr1中去了：

注意：使用strcpy函数时，源字符串必须以‘\0’结束；目标空间必须足够大，并且目标空间必须可变。否则拷贝会出现错误

strcpy函数的模拟实现：（该函数的返回值是目的空间的地址）

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
char* my_strcpy(char* dest, const char* src)
{
  assert(dest != NULL);//断言,判断是否为空指针
  assert(src != NULL);
  while (*dest++ = *src++)
  {
    ;
  }
}
int main()
{
  char arr1[] = "hello world";
  char arr2[] = "xxxxx";
  my_strcpy(arr1, arr2);
  printf("%s\n", arr1);
  return 0;
}

strcpy函数返回值是char*型的原因是：为了实现链式访问，它返回目标空间的地址，那打印时就可以直接在printf函数中调用：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
char* my_strcpy(char* dest, const char* src)
{
  char* ret = dest;
  assert(dest != NULL);//断言,判断是否为空指针
  assert(src != NULL);
  while (*dest++ = *src++)
  {
    ;
  }
  return ret;//返回目标空间的地址
}
int main()
{
  char arr1[] = "hello world";
  char arr2[] = "xxxxx";
  printf("%s\n", my_strcpy(arr1, arr2));
  return 0;
}

上述代码最终打印的结果是xxxxx，那我们如果想将hello后面的world覆盖掉就可以做出如下改变：

那如果说此时字符数组arr1中存放的是hello\0，arr2存放的是world\0，我们想将world放在hello后面该怎么办呢？

这就要用到strcat函数了。

1.3 strcat

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

strcat函数的功能就是将source指向的字符串追加到destination指向的目标空间中的字符串后面，注意strcat函数的返回值类型也是char*的，它返回的是目标空间的地址，也可以实现链式访问。

注意：使用strcat函数时，源字符串必须以‘\0’结束；目标空间必须足够大，并且目标空间必须可修改。

了解了strcat函数的具体功能，下面我们来模拟实现一下：

先来分析，要想在arr1中的字符串后面追加字符串，就要先找到arr1中字符串在哪里结束，然后在其后面追加，追加部分的代码其实与strcpy的功能一致。

strcat函数的模拟实现：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{
  char* ret = dest;
  assert(dest && src);
  //找到目标字符串的结束字符
  while (*dest)
  {
    dest++;
  }
  //在目标字符串后面追加字符串
  while (*dest++ = *src++)
  {
    ;
  }
  return ret;
}
int main()
{
  char arr1[20] = "hello";
  char arr2[] = "world";
  printf("%s\n", my_strcat(arr1, arr2));
  return 0;
}

现在来思考一个问题，如果我要用strcat函数自己给自己追加可不可以？

试一下：

很明显，此时程序崩了。

为什么会崩呢？

因为要是自己给自己追加，此时dest和src指向的是同一位置，经过第一次while循环后，dest指向\0，然后进入第二次循环，此时\0被改成h，而\0对src很重要，\0没有了，意味着src找不到结束的位置了，所以dest和src你走一步，我走一步，陷入死循环，代码自然就崩了。

1.4 strcmp

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

strcmp函数的功能是：比较两个字符串的大小。

如果第一个字符串大于第二个字符串，则返回一个大于0的数字。

如果第一个字符串等于第二个字符串，则返回0。

如果第一个字符串小于第二个字符串，则返回一个小于0的数字。

它的比较方式，实际上是一个字节一个字节的比较的，字符串1和字符串2中只要有一对比出大小，后面的就不在作比。

注意strcmp函数的返回值类型是int型， 在vs编译器中，返回值分别是：1，-1，0

strcmp函数的模拟实现：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
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;
}
int main()
{
  int ret = my_strcmp("abcdef", "abq");
  printf("%d\n", ret);
  return 0;
}

因为strcmp函数只规定了返回大于0，等于0，小于0的数，不一定非的是1，0，-1，所以我们可以对代码简化一下：

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

前面学的strcpy，strcat，strcmp这三个函数都只关注\0，它们属于长度不受限制的字符串函数，下面我们来学几个长度受限制的字符串函数。

1.5 strncpy

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

strncpy相对于strcpy函数，参数多了一个num，它的功能是：把source指向的num个字符拷贝到destination指向的空间，拷贝时包含结束字符‘\0’。

上述代码中，把arr2中的3个字符拷贝到arr1中去。

那如果arr2中只有3个字符，而使用strncpy时却要求拷贝5个会发生什么呢？

我们可以到，它把不够的两个用'\0'补上了。

其实strncpy函数就相当于在strcpy函数上增加了一个长度的限制。

1.6 strncat

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

strncat函数相对于strcat函数，参数多了一个参数num，它的功能就是将source指向的num个字符追加到destination指向的目标空间中的字符串后面。

类似于strncpy，但是它和strncpy又有区别：

它在追加了3个字符结束后还加上了'\0'，因为arr1最终要是一个字符串，就必须有\0。

而如果arr2中只有3个字符，我们又要求追加5个字符呢？

我们可以看到，它只追加了3个，后面没有再补\0，这就是strncat和strncpy的区别。