C语言常用字符串与内存库函数使用及模拟实现

字符串长度与拷贝：strlen 与 strcpy

第1步：理解并实现 strlen 计算字符串长度

strlen 返回字符串中 '\0' 之前的字符个数。模拟实现该函数有几种经典方法：

• 计数法：通过指针遍历直到遇到终止符。
  

  int my_strlen(char* dest)
  {
      int count = 0;
      while (*dest) {
          count++;
          dest++;
      }
      return count;
  }

• 指针减指针：记录起始位置，到达末尾后相减。
  

  int my_strlen(char* dest)
  {
      char* arr = dest;
      while (*arr++) ; // 移动到结尾的'\0'
      return (arr - dest) - 1; // 减去最后的空字符偏移
  }

• 递归法：注意：递归版本在原文中存在逻辑错误（如参数传递不完整），在实际工程中应优先使用循环以实现栈安全。

第2步：掌握 strcpy 字符串拷贝

strcpy(destination, source) 将源串拷贝到目标空间，包含结束符 '\0'。使用前必须确保 destination 空间足够大且可写。

char* my_strcpy(char* dest, const char* str)
{
    char* ret = dest;
    while ((*dest++ = *str++) != '\0')
    {
        ; // 空循环体，利用赋值表达式的副作用
    }
    return ret;
}

关键点：拷贝过程依赖赋值表达式返回值，当 '\0' 被复制后循环停止，确保目标串以 '\0' 结尾。

字符串比较与连接：strcmp 与 strcat

第3步：字符串字典序比较 strcmp

strcmp(str1, str2) 从左向右逐字符比较 ASCII 值：
- 若相等则继续；
- 遇到不同字符时，返回 str1[i] - str2[i]；
- 若均为 '\0' 则返回 0。

int my_strcmp(const char* s1, const char* s2)
{
    while (*s1 == *s2)
    {
        if (*s1 == '\0') return 0;
        s1++; s2++;
    }
    return *(unsigned char*)s1 - *(unsigned char*)s2;
}

第4步：字符串拼接 strcat

strcat(dest, src) 会将 src 追加到 dest 的末尾（覆盖 dest 原有的 '\0'）。务必保证 dest 有足够的剩余空间，防止缓冲区溢出。

char* my_strcat(char* dest, const char* src)
{
    char* ret = dest;
    while (*dest) dest++;
    while ((*dest++ = *src++) != '\0');
    return ret;
}

子串查找与分割：strstr 与 strtok

第5步：模式匹配 strstr

strstr 用于在主串中查找子串首次出现的位置并返回指针。其本质是比较窗口滑动，需小心处理指针越界与回溯问题。

排错提醒：原文给出的 my_strstr 实现中嵌套了 while(*dest==*str) 逻辑，这会导致指针跳过部分匹配位或无法正确重置游标。标准的 strstr 需要两个游标：主串游标和子串匹配游标，发现不匹配时主串游标回退是低效做法，通常采用 KMP 或双重循环（每轮不匹配时主串+1）。

第6步：分隔符拆分 strtok

strtok 是非线程安全的动态状态函数。第一次调用传入待拆分字符串，后续调用传 NULL 以获取下一段。

char buff[] = "www.example@qq.com";
char buf[50]; 
strcpy(buf, buff);
char* sep = ".@";
char* token = strtok(buf, sep);
while(token != NULL){
    printf("%s\n", token);
    token = strtok(NULL, sep);
}

内存块操作：memcpy、memmove 与 memcmp

第7步：处理内存重叠 memcpy vs memmove

memcpy 不考虑内存重叠，行为未定义。若目的地址与源地址存在重叠，必须使用 memmove，它内部会自动判断方向（从前向后或从后向前拷贝）以保证数据安全。

void* my_memmove(void* dest, void* src, size_t num)
{
    assert(dest && src);
    void* ret = dest;
    if (dest < src || (char*)dest >= ((char*)src + num)) {
        // 前向拷贝（无重叠或源在目的之后）
        while (num--)
        {
            *(char*)dest = *(char*)src;
            dest = (char*)dest + 1;
            src = (char*)src + 1;
        }
    } else {
        // 逆向拷贝（有重叠，防止源被覆盖）
        while (num--)
        {
            *((char*)dest + num) = *((char*)src + num);
        }
    }
    return ret;
}

第8步：二进制内存比较 memcmp

memcmp(ptr1, ptr2, num) 按字节逐个比较，遇到差异即返回差值，常用于结构体或整型数组的二进制对比，而非仅看数值大小。

字符属性分类判断

cctype 头文件中提供了诸多判断单字符性质的宏，使用时输入需为 unsigned char 或 EOF：

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