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库函数讲解及模拟实现库函数

2024-05-20 34
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简介： 库函数讲解及模拟实现库函数

🔞库函数

scanf,printf

scanf,printf

rand,srand,time

库函数rand，生成随机数的函数，生成的数字的范围在0~RAND_MAX（32767）之间。该函数无参数，返回类型为int类型,需要的头文件为stdlib.h

在使用rand函数之前，要调用srand函数作为生成随机数的起点

在使用这个函数之前要调用srand函数作为随机生成的起点。

  • srand

srand函数的参数为无符号的整型，返回类型为空,需要的头文件为<stdlib,h>

在生成随机数的时候，可以用time函数的返回值作为srand的参数，这样rand函数生成的数就变的非常随机了。

  • time

函数参数为time_t*指针类型,返回类型为time_t，需要头文件<time.h>,参数可以为NULL。

1️⃣ 扫雷项目（里面用到了）

2️⃣三子棋项目（里面用到了）

assert

计算一个表达式，当结果为FALSE时，输出一个诊断消息并中止程序。

需要的头文件为assert.h

🔞字符串类库函数

strcpy

字符串拷贝函数：

这个是 字符串拷贝函数，里面有 两个参数，第一个参数是char *类型（char类型的指针）, 第二个是const 修饰的char *类型，把源字符串的内容拷贝到目标字符串中，即把strSource所指向的内容拷贝到strDestination中。该函数的返回类型也是char *，返回的是目标字符串的首元素地址。

这个函数所需要用头文件包含string.h。

下面看这个库函数是怎么使用的：

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

记住源字符串中的 \0 也拷贝进去了。

看它们的内存的储存可以看出:

下面这是没有拷贝之前

拷贝之后，可以看出来arr1中的 \0也拷贝进去了

strlen

求字符串长度的函数

这是求字符串长度的函数，即\0之前的字符个数。该函数的参数是const修饰的char*类型，函数返回的类型是size_t类型的，即unsigned int类型的（无符号整型）,返回的是字符串的长度，需要引包含它的头文件，string.h.见使用方法：

int main()
{
  char arr[] = "ml is cool";
  int len = strlen(arr);
  printf("%d\n", len);
  return 0;
}

strcmp

字符串比较函数

字符串比较函数，依次比较的每个字符的大小，而非字符串的长度。

该库函数的返回类型为int类型，参数有两个都是const修饰的char*类型的指针。该库函数需要引的头文件为<string.h>.


对于返回类型Int,如果string1的字符比string2的字符大就返回小于0的数，相等就返回0，大于就返回大于0的数。


比较的过程可以这么来描述，string1指向的第一个字符与string2指向的第一个字符相等的时候，就进行下一对字符的比较，如果不相等就返回大于还是小于值，否则就一直比较到\0。如果还相等就返回0.

下面就用代码来简单的演示它怎么用的：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
  char arr[] = "axbscds";
  char brr[] = "bcbcvchudcbv";
  printf("%d\n", strcmp(arr, brr));
  return 0;
}

strstr

查找子字符串的函数。

该函数的参数有两个，都是const修饰的char*类型的指针。需要的头文件为 <string.h> 。返回类型为 char *,如果查找到子串就返回第一次出现子串位置处的地址，如果不含有子串就返回空指针，如果 strCharSet 指向的字符串长度为0，就返回string。

下面就演示一下这个函数怎么用的：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
  char arr[] = "abcdefsd";
  char brr[] = "cd";
  printf("%s\n", strstr(arr, brr));
  return 0;
}

看运行的结果：就是返回的第一次出现该子串的地方开始打印的。

strcat

字符串追加函数

该函数的参数有两个，第一个是被追加字符串的首元素地址，第2 个参数为追加字符串的首元素地址。追加成功返回被追加字符串的首元素地址，否则返回错误。

简单的使用一下：

看代码：

int main()
{
  char arr[20] = "####\0#############";
  char brr[] = "nbnbnbnb";
  printf("%s\n", strcat(arr, brr));
  return 0;
}

从下面的调试可以看出来字符串从\0 的地方开始追加,然后把字符串里面的所有东西包括\0全部拷进去.

strncpy

和strcpy差不多，只不过可以控制拷贝的字符个数

简单的演示一下它怎么使用的，看代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
  char arr[] = "abcdefabcdef";
  char brr[] = "haha";
  strncpy(arr, brr,3);
  return 0;
}

如果需要拷贝的个数超过源字符串的长度，那么超过的部分都补上\0

看下面的代码：

int main()
{
  char arr[] = "abcdefabcdef";
  char brr[] = "haha";
  strncpy(arr, brr,6);
  return 0;
}

从下面的监视窗口可以看出：

strncat

指定个数追加

简单的使用一下：

int main()
{
  char arr[20] = "abcdef\0abcdef";
  char brr[] = "haha";
  strncat(arr, brr, 6);
  return 0;
}

当追加的字符超过源字符串的长度时，如上面这个代码，也只是把源字符串里面所有的字符追加，不会报错。

strncmp

指定字符的个数进行比较：

int main()
{
  char arr[20] = "abcdefabcdef";
  char brr[] = "haha";
  printf("%d\n",strncmp(arr, brr, 3));
  return 0;
}

strtok

查找字符串中分割符的函数

该函数有两个参数，第一个参数是char *类型的，用于接收字符串首元素的地址；第二个参数是const 修饰的char *类型的，接收的是分割字符的地址。

如果这个函数找到分割符，就把该字符覆盖成\0,并记住该处的位置。返回刚开始查找字符的地址。如果没有找到就返回空指针，即NULL。


当第一次调用这个函数的时候，第一个参数位接收字符串首元素的地址。

如果继续查找该字符串，则第二次调用该函数的，第一个参数为空指针即NULL。查找到\0之后就停止了。

代码演示：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
  char arr[] = "abcd.eee@eee";
  char brr[] = "@.";
  printf("%s\n", strtok(arr, brr));
  printf("%s\n", strtok(NULL, brr));
  printf("%s\n", strtok(NULL, brr));
  return 0;
}

优化一下

int main()
{
  char arr[] = "abcd.eee@eee";
  char brr[] = "@.";
  char* str = arr;
  for (str = strtok(arr, brr); str != NULL; str = strtok(NULL, brr))
  {
    printf("%s\n", str);
  }
  return 0;
}

strerror

返回错误码对应的错误信息

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
  char* p = (char*)malloc(9999999999999);
  if (p == NULL)
  {
    //把错误信息给errno，然后strerror把错误码转换成错误信息打印出来
    printf("%s\n", strerror(errno));
  }
  return 0;
}

🔞内存操作函数

memcpy

内存拷贝函数:

指定str指向的count个字节的内存拷贝到dest指向的内存。

返回dest指向内存的首地址。

看代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
  int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  int brr[5] = { 0 };
  memcpy(arr, brr, 20);//20表示20个字节，覆盖的是20个字节的内存
  for (int i = 0; i < 10; i++)
  {
    printf("%d ", arr[i]);
  }
  return 0;
}

memmove

这个也是内存拷贝，它可以解决自己对自己拷贝。弥补了memcpy不能自己对自己的拷贝的缺陷。

看代码：

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

memcmp

内存比较函数，依次比较的是每个字节里面数值的大小。


返回值看下面的图：

  • 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
  int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  int brr[10] = { 1,2,3,5,6 };
  printf("%d\n",memcmp(arr, brr, 20));
  return 0;
}

memset

内存设置：

把内存里面的数值，重新设置成指定数，设置的是一个字节的内存，count表示要改变多少个字符的内存，返回改变内存的地址。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
  int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  memset(arr, 0x11, 19);
  
  return 0;
}

从上面的图片可以看出

动态开辟类malloc,realloc,calloc,free

❗❗❗❗❗❗❗

直达链接

文件操作类函数

❗❗❗❗❗❗❗

直达链接

atoi

该函数需要的参数是字符型指针，返回类型是int类型，需要的头文件为

#include <stdlib.h>

找到字符串中第一次出现的-或者+，或者数字字符时，出现空格的时候会跳过。开始进行数字字符的转换;再次遇见非数字字符的时候，就停止转换。返回值，遇见-就返回负的数，正的返回正的数。如果第一次出现的不是上面的情况就返回0。

简单的使用

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    printf("%d\n", atoi("210"));
    printf("%d\n", atoi("01-2"));
    printf("%d\n", atoi("ju+naera20sgvagrk"));        
    printf("%d\n", atoi("-214748364"));
}

qsort

排序函数，可以排序各种类型的，它需要的头文件为stdlib.h它的返回类型为空，参数有4个，

void *ptr,待排序数组的指针

size_t count,元素的个数

size_t size,每个元素的大小

int (*comp)(const void *a, const void *b)

比较函数，这个比较函数的返回类型为int 类型，参数有2个，都是const 修饰的void* 类型的指针

在强制类型转换时，转换成的是qsort函数第一个参数所对应的类型

如果*a>*b返回大于0的整数，*a<*b返回小于0的整数，相等时返回0。

void* 的类型可以接受各种类型的指针，但不能对void*类型的变量进行解引用操作。

那个比较函数是需要自己写的

下面就尝试使用一下这个函数：以排序结构体为例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct student
{
  int age;
  char nume[20];
  int len;
}stu;
int cmp_stu_age(const void* a,const void* b)
{
  int aa = ((stu*)a)->age;
  int bb = ((stu*)b)->age;
  if (aa > bb)return 1;
  if (aa < bb)return -1;
  return 0;
}
int main()
{
  stu people[3] = { {20,"maole",181},{32,"wngshaobi",162},{18,"maeivc",170}};
  qsort(people, sizeof(people) / sizeof(people[0]), sizeof(people[0]), cmp_stu_age);
  return 0;
}

这是按年龄分的

没有排序前：

排序后：

🔞模拟实现库函数

模拟实现strcpy

void my_strcpy(char* des,char* sor)
{
  while (*sor!='\0')
  先遍历源字符串的\0,把\0之前的元素全部拷贝到目标字符串中
  {
    *des = *sor;
    des++;
    sor++;
  }
  最后再把\0拷贝到目标字符串中
  *des = *sor;
}

对上面的代码进行超级优化，一些其他的优化就不一 一展示了

char* my_strcpy(char* des, const char* sor)
{
  assert(des && sor);
  这个库函数上面讲了
  char* ret = des;
  while (*des++ = *sor++);
  return ret;
}

模拟实现strlen

实现方法1：计数器方法

int my_strlen(const char* str)
{
  int ret = 0;
  while (*str++)
    ret++;
  return ret;
}


实现方法2：指针方法

size_t my_strlen(const char* str)
{
  const char* temp = str;
  保证temp的类型和str的类型一致
  while (*++str);
  为了找到\0
  return str - temp;
  指针相减得到它们直之间的元素的个数
}

实现方法3：函数递归方法

int my_strlen(const char* str)
{
  if (*str)
    return 1 + my_strlen(str + 1);
  else
    return 0;
}

判断是不是\0,不是指针就往后走一步，是就返回0，一步一步进行累加求和.

模拟实现strcmp

库函数的使用过程看上文

看代码：

int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)`
{
  while (*str1==*str2&&*str1&&*str2)`找到不相同的字符
  {
    str1++;
    str2++;
  }
//出来循环之后有两种情况:
//1字符不相等，
//2.至少有一个字符串访问到了\0.
//不管是哪一种情况，直接相减，即可判断谁大谁小还是相等
​ return *str1 - *str2;
}

模拟实现strstr

char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
  const char* temp1 = str1;
  const char* temp2 = str2;
  if (*str2=='\0')//字符串长度为0直接返回str1
    return (char*)str1;
  while (*str2)
  {
    while (*str1 != *str2 )
    {
      str1++;
      if (*str1 == '\0')
      return NULL;
    }
    //找到了相同的字符了
    temp1 = str1;
    while (*str1 == *str2)
    {
      str1++;
      str2++;
      if (*str2 == '\0')
        return (char*)temp1;
    }//没有找到，从新进行标记查找
    str2 = temp2;
    str1 = temp1 + 1;
  }
}

KMP算法解法

模拟实现strcat

char* my_strcat(char* dest, const char* sou)
{
  char* ret = dest;
  while (*dest)找到\0
  {
    dest++;
  }
  while (*dest++ = *sou++)追加
    ;
  return ret;
}

模拟实现qsort

用冒泡排序函数模拟实现qsort

int cmp_stu_age(const void* a,const void* b)
这个是需要自己的定义的
{
  int aa = ((stu*)a)->age;
  int bb = ((stu*)b)->age;
  if (aa > bb)return 1;
  if (aa < bb)return -1;
  return 0;
}
void swap(char* e1,char* e2,int size)
这里是内存中的数据以一个一个字节的形式进行交换
{
  int i = 0;
  char temp;
  for (i=0;i<size;i++)
  {
    temp = *(e1 + i);
    *(e1 + i) = *(e2 + i);
    *(e2 + i) = temp;
  }
}
void my_qsort(void* ptr,int n,int size,int(*cmp)(const void*,const void*) )
{
  int i, j;
  int count = 0;
  for (i=0;i<n-1;i++)
  {
    for (j=0;j<n-1-i;j++)
    {
      if ((cmp((char*)ptr + j * size , (char*)ptr + (j + 1) * size)) > 0)
      {
        swap((char*)ptr + j * size, (char*)ptr + (j + 1) * size,size);
        count = 1;
      }
    }
    if (count == 0)
      break;
  }
}
int main()
{
  stu people[3] = { {20,"maole",181},{32,"wngshaobi",162},{18,"aeivc",170}};
  my_qsort(people, sizeof(people) / sizeof(people[0]), sizeof(people[0]), cmp_stu_age);
  return 0;
}

模拟实现memcpy

void* my_memcpy(void* dest, const void* src, int count)
{
  void* ret = dest;
  while (count--)
  {
    *(char*)dest = *(char*)src;
    dest = (char*)dest + 1;
    src = (char*)src + 1;
  }
  return ret;
}

模拟实现memmove

有两种情况，第一是，src < dest,另一种是大于等于的情况。每种情况的拷贝方法不一样，前一个是从后往前拷，后一个是从前往后后拷。


void* my_memmove(void* dest, const void* src, int count)
{
  void* ret = dest;
  if (src < dest)
  {
    while (count--)
      *((char*)dest+count) = *((char*)src + count);
  }
  else
  {
    while (count--)
    {
      *(char*)dest = *(char*)src;
      dest = (char*)dest + 1;
      src = (char*)src + 1;
    }
  }
  return ret;
}

模拟实现atoi

b代表数值的正负

a代表有没有查找到数字字符,查找到为0，没有查找到为1

sum表示要输出的数值

int my_atoi(const char* temp)
{
  int sum = 0;
  int a = 1;
  int b = 1;
  while (*temp)
  {
    //开始时排除+ - 和空格
    while (*temp == ' ')
    {
      temp++;
    }
    if (*temp == '-' && a == 1)
    {
      b = -1;
      temp++;
    }
    else if (*temp == '+' && a == 1)
    {
      b = 1;
      temp++;
    }
    //找到数字字符
    while (*temp >= '0' && *temp <= '9')
    {
      if (a == 0)
      {
        sum *= 10;
      }
      sum += *temp - '0';
      a = 0;
      temp++;
    }
    //此处一定不是数字字符
    break;
  }
  return b * sum;
}

模拟实现strncat

char* my_strncat(char* des,const char* sor,int n )
{
  char* ret = des;
  while (*des)
    des++;
  while (n&&*sor)
  {
    *des++ = *sor++;
    n--;
  }
  *des = '\0';
  return ret;
}

模拟实现strncpy

char* my_strncpy(char* des, const char* sor, int n)
{
  char* ret = des;
  while (n)
  {
    *des++ = *sor++;
    n--;
    if (*(sor - 1) == '\0')
      break;
  }

  return ret;
}

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