C生万物 | 模拟实现库函数strcpy之梅开n度

简介: C生万物 | 模拟实现库函数strcpy之梅开n度

【梅开一度】:观察库函数strcpy()的实现

首先我们先来观察一下库函数strcpy去实现字符串拷贝的功能

  • 首先来看看文档中对这个函数是如何描述的image.png
  • 清楚了这个库函数的功能之后,我们到VS中来看看使用代码如何实现
  • 可以看到,首先去定义出两个字符串:第一个str1为目标字符串,初始化均为x是为了在调试的时候方便查看是否拷贝成功;第二个str2为源头字符串
int main(void)
{
  char str1[10] = "xxxxxxxxx";
  char str2[] = "hello";
  strcpy(str1, str2);
  printf("%s\n", str1);
  return 0;
}
  • 进入调试进行观察可以发现,两个字符串已经初始化完成,准备进行拷贝

image.png

  • 然后看到如下就完成了字符串的一个拷贝工作,会连带\0一起拷贝过去。所以对于目标字符串我没有初始化为0就是为了看出拷贝完成的工作

image.png


【梅开二度】:模仿实现strcpy()

好,看完了库函数的实现之后,我们考虑自己去进行一个实现

  • 通过定义出一个my_strcpy()的函数,设置形参为两个字符指针,用于接收主函数传入进来的两个字符串的起始地址
void my_strcpy(char* dst, char* src)
  • 对于数组的函数名来说就是首元素地址,所以直接传入数组名即可
my_strcpy(str1, str2);
  • 写代码前我们来看一下字符串拷贝的原理,也就是获取到srcdst两个指针所指向的字符,然后进行一一拷贝,直到*src == '\0’ 为止

image.png

  • 所以对于一个字符的拷贝就可以这样去写
*dst = *src;
  • 但是拷贝完一个字符之后还要拷贝后面的字符,这就是通过字符串指针去进行一个后移的操作,便可以进行继续拷贝

image.png

  • 最后当这个*src == '\0'的时候,便结束拷贝,跳出循环。此时我们还有最后一个'\0'还没有拷贝过去,继续执行一次*dst = *src即可

==代码展示==

void my_strcpy(char* dst, char* src)
{
  while (*src != '\0')
  {
    *dst = *src;
    src++;
    dst++;
  }
  *dst = *src;
}

==运行结果展示==

image.png


【梅开三度】:优化简练代码

看完了上面这段代码,你认为就结束了吗?其实对于这种代码来说是不够简练的,我们来继续进行一个优化

  • 对于while循环内部的判断,我们知道是一个逻辑表达式,而对于'\0'来说就相当于与【假】,所以当*src != '\0'的时候就会一直循环,就为【真】。所以我们可以直接改成*src,当其碰到'\0'的时候就会跳出循环停止拷贝
while (*src)
  • 第二处可以优化的就是循环内部的一个拷贝的过程,因为在每一次拷贝完成之后两个字符指针就会进行一个后移,此时我们可以对它们进行一些合并。
  • 因为对于后置++来说是先执行++之前的,所以赋值完成之后再++就刚好可以达到一个后移的效果
*dst++ = *src++;

来看一下代码的优化后的逻辑,其实它还可以再进行一个优化:dragon:

while (*src)
{
  *dst++ = *src++;
}
*dst = *src;
  • 通过仔细观察库函数strcpy()的描述后就可以发现,其实它在拷贝结束之后也是存在返回值的,返回的就是拷贝完成之后的目标字符串

image.png

  • 因此我们可以将拷贝的逻辑也放到循环的条件判断中去,不需要在最后继续拷贝'\0',因为在循环中拷贝完之后while()循环中就是那个'\0',会自动跳出循环,此时【src】和【dst】也已经遍历结束
  • 所以代码就被简化成了下面这样👇
while (*dst++ = *src++)
{
  ;
}

==运行结果展示==

image.png


【梅开四度】:assert()断言拦截

经过上面的众多优化,你一定觉得可以了,确实已经是够简洁了,但是呢却缺乏安全性🛡

  • 我们是模拟实现字符串的拷贝,将str2中的字符串拷贝到str1中,那就是要源头字符串中有内容才可以拷贝,但若是我将这个str置为NULL然后传进去呢,会发生什么?
char* str2 = NULL;

image.png

  • 通过运行可以看到,运行的时候报出了[空指针异常],因为在函数内部现在要执行*src,也就是解引用的操作,我们知道对于空指针来说是不能解引用的,因此这里就出现问题了,表示我们的程序考虑地不够严谨
  • 此时就可以使用到一样东西叫做【断言】,可以去看看官方文档 👉assert

image.png

assert(src != NULL);
  • 若是加上了这句assert断言,那么编译器在运行的时候就会报出对应的错误信息,括号里面要写上的就是==出错的对立面==,若是当src != NULL时,便不会执行这个断言,只有当src传入进来是NULL的时候才会触发这个断言
  • 当然为了方便也可以写成这样👉assert(src);只有里面的表达式expression为真的时候才会执行,为假的时候便不会执行
  • 也可以给dst加上断言,防止它传入进来也为NULL,👉assert(dst);

那么这两个断言的逻辑就可以转换为只有当srcdst均为非空的时候程序才正常执行,只要有一方为空便报出错误,那便将它们做一个合并,就可以想到使用我们在操作符章节讲到过的【逻辑与】

assert(dst && src);

image.png


【梅开五度】:const修饰常量指针

看完了上面的这些,那你一定会觉得这个这个代码非常严谨了吧,但是不要高兴得太早,还有问题😮

假设一个公司的程序员,它现在就在模拟实现一个字符串strcpy(),也想到了断言这一步,然后吃饭去了。和朋友一起到楼下酒吧喝了两杯,然后呢回到公司之后继续写业务,要知道此时他喝醉了:beer:

while (*src++ = *dst++)
{
  ;
}
  • 于是呢他就将代码写成了上面这样,将目标字符串dst中的内容拷贝到了原字符串src中,此时虽然在拷贝的过程中不会出现什么问题,可是呢在运行的时候就会出现【变量str周围的堆栈已损坏】,也就是【str1】中的这些“xxxxxxxxx”若是拷贝到str2中是存不下的,这就出现问题了

image.png

  • 那么上述的这个程序员的操作其实是在修改源头字符串src那我们要将原字符串拷贝到目标字符串中,原字符串肯定不能修改,所以这个时候就要使用到【const常】了。此时我们可以在char* src的前面加上一个const作为修饰,此时若是这个喝醉酒的程序员把拷贝的字符串反了,==编译时期就会直接报出错误==

image.png

  • 此时对于src来说就叫做【常量指针】,它所指向的内容是不可以修改的,但是它的指向是可以修改的,若是不太清楚可以看看这篇文章👉常量指针与指针常量

可能有同学说,就这么一个小小的const也这么讲究,那我要和你说:我们写业务逻辑就是要严谨,你永远不可能知道用户下一秒会做什么。加上了const之后使得我们的代码更具有健壮性💪防止源头被修改,也就可以扼杀一个运行时错误❌


【梅开六度】:还可以有返回值哦🚀

最后的话再进行一个完善也就是我们前面说到过的有关这个strcpy()函数还具有一个返回值,也就是char*,返回的是【dst】拷贝后的内容

image.png

  • 因为我们是进行一个模拟,所以为了尽量和原本的内容保持一致,我们也要将这个返回值加上,这个很简单,只需要在一开始的时候保存一下src原字符串即可
char* ret = src;
  • 最后将其返回即可
return ret;
  • 以下便是整体代码展示
char* my_strcpy(char* dst, const char* src)
{
  assert(dst && src);
  char* ret = src;
  while (*dst++ = *src++)
  {
    ;
  }
  return ret;
}
int main(void)
{
  char str1[10] = "xxxxxxxxx";
  char str2[] = "hello";
  printf("str1 = %s\n", my_strcpy(str1, str2));
  return 0;
}

到这里,我么的模拟实现就算是真正完成了,相信在跟着我一步步地这么思考下来,一点点地做修改,完成代码。回顾整个流程。相信你的逻辑思维一定得到了提升,更加严密💪

👴梅开n度后的忠告👴

为何以梅开n度作为标题,一方面除了【吸睛】之外,其实也在反映我们的程序人生:walking:

  • 其实做我们程序员这一行,20%在写业务逻辑,但是80%在调BUG,修BUG,但其实这都是你的代码问题导致的,若是我们在第一次写代码的时候就将问题考虑得很仔细、很周全,其实是可以减轻很多负担的
  • 当别人五点已经下班的时候,你还在吭哧吭哧修BUG,也就造成了【996】的现象,若是不想变成这样,那就提高你的代码质量吧!
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