字符串函数的模拟实现（strlen，strcpy，strcat，strcmp，strstr）（图文并茂，清晰易懂）

news2024/11/18 7:48:37

1. strlen函数

strlen函数（Get string length）的功能是求字符串长度

使用注意事项：

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’ )。
参数指向的字符串必须要以 ‘\0’ 结束。
注意函数的返回值为size_t，是无符号的（易错）

在这里主要讲解三种方法模拟实现

方法一
计数器

size_t my_strlen1(const char* str)
{
	assert(str);
	int count = 0;

	while (*str++)
	{
		count++;
	}

	return count;
}

方法二
指针-指针
得到的是中间元素的个数

这里我们要记录下字符串的初始位置，等str移动到 ‘\0’ 后，相减得结果

size_t my_strlen2(const char* str)
{
	assert(str);
	char* start = str;

	while (*str)
	{
		str++;
	}

	return str - start;
}

方法三
递归

递归主要考虑返回条件和子问题

返回条件：如果str指向 ‘\0’ ，则返回0
子问题：转化为求my_strlen(str+1) （除去本身字符的字符串）+ 1（本身字符）

size_t my_strlen3(const char* str)
{
	assert(str);

	if (*str == '\0')
	{
		return 0;
	}

	return my_strlen3(str + 1) + 1;
}

运行结果：

void TestMyStrlen()
{
	char arr[] = "abcdef";
	size_t len = my_strlen3(arr);
	printf("%zd\n", len);
}

2. strcpy函数

strcpy函数（Copy string）的功能是字符串拷贝

将源字符串拷贝到指定空间

使用注意事项：

源字符串必须以 ‘\0’ 结束。
会将源字符串中的 ‘\0’ 拷贝到目标空间。
目标空间必须足够大，以确保能存放源字符串。
目标空间必须可修改。
返回值是目标空间的地址

下面代码最巧妙的地方，在于把字符串的拷贝和 ‘\0’ 的拷贝融合在一起。循环中，先赋值，再判断，最后++。这样就算遇到 ‘\0’ ，也会先拷贝，再判断停止。

char* my_strcpy(char* dst, const char* src)
{
	assert(dst && src);
	char* ret = dst;

	while (*dst++ = *src++)
	{
		;
	}

	return ret;
}

运行结果：

3. strcat函数

strcat函数（Concatenate strings）的功能是字符串追加

将一段字符串追加到另一段字符串后面

使用注意事项：

源字符串必须以 ‘\0’ 结束。
目标字符串中也得有 \0 ，否则没办法知道追加从哪里开始。
目标空间必须有足够的大，能容纳下源字符串的内容。
目标空间必须可修改。
返回值是目标空间的地址

字符串追加可以理解为两个过程：

找到目标字符串末尾的 ‘\0’
开始追加（其实就是字符串拷贝）

char* my_strcat(char* dst, const char* src)
{
	assert(dst && src);
	char* ret = dst;

	while (*dst)
	{
		dst++;
	}

	while (*dst++ = *src++)
	{
		;
	}

	return ret;
}

运行结果：

4. strcmp函数

strcmp函数（Compare two strings）的功能是字符串比较

比较两个字符串是否相等
如果相等，则返回0
那么如何判断两个字符串？比较两个字符串中对应位置上字符ASCII码值的大小。

使用注意事项：

不是比较两个字符串的长度（极其易错）
一般我只用来判断两个字符串是否相等，至于不相等时，比较字符之间大小，我感觉还没遇到很好的应用

int my_strcmp(const char* str1, const char* str2)
{
	assert(str1 && str2);

	while (*str1 == *str2)
	{
		if (*str1 == '\0')
		{
			return 0;
		}

		str1++;
		str2++;
	}

	return *str1 - *str2;
}

运行结果：

5. strstr函数

strstr函数（Locate substring）的功能是查找子串

在字符串str1中查找是否存在与str2相等的子串
如果存在，则返回该地址（返回字符串str2在字符串str1中第⼀次出现的位置）
如果不存在，则返回空指针

使用注意事项：

如果要查找的子串为空串，则直接返回str1的地址

我们这里采用最直观，容易理解的暴力求解法

额外设立cur，dst，src三个指针
如果子串为空，则直接返回str1
如果str1为空，则直接返回NULL
如果不满足以上情况，则进入大循环：每次循环开始，让dst指向cur所在的位置，src指向str2（子串）
如果*dst == *src，则继续向后比较；如果不相等，则跳出小循环，判断src是否为 ‘\0’，如果为 ‘\0’ ，则代表匹配成功，返回地址cur
如果不为 ‘\0’，则代表当前位置往后没有可匹配的项，则cur++，继续重复以上循环
若以上循环结束，还没有找到对应子串，则返回NULL

是不是光看文字还不理解，我们来看图分析：

首先，（假设dst是s1，src是s2），cur从a开始，s1和s2比较，不相等，再判断s2是否为’\0’，不为0，则cur++

cur再从b开始比较，s1和s2相等，则继续比较

直到s1和s2不相等，再判断s2是否为’\0’，不为0，则cur++

cur再从下一个b开始，同样重复以上步骤……

s2还是不为0，cur++

cur从第三个b开始，s1和s2比较。

这次，直到s1和s2不相等时，s2终于为’\0’，则代表匹配成功，返回地址cur！！！

//暴力求解
char* my_strstr(const char* str1, const char* str2)
{
	assert(str1 && str2);
	const char* cur = str1;
	const char* dst = NULL;
	const char* src = NULL;

	if (*str2 == '\0')
	{
		return (char*)str1;
	}

	while (*cur)
	{
		dst = cur;
		src = str2;

		while (*dst == *src)
		{
			dst++;
			src++;
		}

		if (*src == '\0')
		{
			return (char*)cur;
		}

		cur++;
	}

	return NULL;
}