字串是一種常見的資料結構，對字串的處理又可以十分靈活，所以在實際開發，尤其是非數值處理中，字串的應用非常廣泛。雖然很多字串操作都封裝在了函式庫裡，應用程式可以直接通過呼叫庫函式來實現字串處理，然而對於開發者而言，若能瞭解其底層實現原理，對於應用程式設計而言還是大有裨益的。

這篇文章主要介紹幾種常用的字串處理函式的實現原理。

一、strlen函式

strlen函式：計算字串的實際長度，不包括’\0’。

演算法：從第一個字元開始掃描，直到遇見第一個’\0’，停止掃描，返回字串長度。

程式碼如下：

int strlen(const char *str)
{	
        int n=0;
        assert(str!=NULL);
        while(*str++!='\0')
	        ++n;
        return n;
}
 

二、strcat函式

strcat函式：將源字串str2新增到目的字串str1的末尾，同時覆蓋str1末尾的’\0’，並在新的str1末尾新增’\0’，返回指向str1的指標。

演算法：掃描str1，直到遇見’\0’，將str2逐個字元新增到str1末尾，最後新增’\0’。

程式碼如下：

char *strcat(char *str1, const char *str2)
{
	char *p=str1;
	assert( (str1!=NULL) && (str2!=NULL) ); 
	while(*str1!='\0')
		str1++;
	while(*str1++=*str2++);
	return p;
}
 

三、strcmp函式

strcmp函式：比較str1和str2兩個字串的大小，若str1>str2，則返回正數；若str1<str2，則返回負數；若str1==str2，則返回0。

演算法：逐個比較str1和str2的每個字元，若相等且未遇見’\0’，則繼續比較下一個字元，否則，返回*str1和*str2的差值。

程式碼如下：

int strcmp(const char *str1, const char *str2)
{	
	assert( (str1!=NULL) && (str2!=NULL) );
	while(*str1 && *str2&& (*str1==*str2)) 
	{
		str1++;
		str2++;
	}
	return *str1 - *str2;
}
 

四、strcpy函式

strcpy函式：將字串str2（包括NULL）複製到字串str1，返回指向str1的指標。

演算法：將str2中逐個字元新增到str1指向的地址空間，必須保證str1指向的地址空間足夠大。

程式碼如下：

char *strcpy(char *str1, const char *str2) 
{	
	char *p=str1;
	assert( (str1!=NULL) && (str2!=NULL) );
	while(*str1++=*str2++);
	return p; 
}

五、atoi函式

atoi函式：把字串轉換成整數。

演算法：首先跳過空格或製表符，再判斷符號，最後通過減去’0’轉化整數，跳過非數值，返回轉換後的整數。

程式碼如下：

int atoi(char *str)
{
	int sum=0,sign=1;
	char *p=str;
	assert(str!=NULL);
	if(' '==*p||'\t'==*p)
		p++;
	if('-'==*p)
		sign=-1;
	if('-'==*p||'+'==*p)
		p++;
	while(*p>='0' && *p<='9')
	{
		sum = sum*10 + *p-'0';
		p++;
	}
	return sign*sum;
}

六、itoa函式

itoa函式：將整數轉化為字串。

演算法：先判斷整數的符號，若為負，則將其轉換為正；將整數從個位到最高位依次存放在臨時陣列tmp中，如果是負整數，則再新增一個負號；逆序將臨時陣列的各個元素放在str字元陣列中，在最後新增一個空字元。

程式碼如下：

void itoa(int num, char str[])
{
	int i=0,j=0,sign=num;
	char tmp[10];
	if(num<0)
		num=-num;	
	do					
	{
		tmp[i++]=num%10 + '0';
		num/=10;
	}while(num>0);
	if(sign<0)
		tmp[i++]='-';
	tmp[i]='\0';
	i--;
	while(i>=0)	
	{
		str[j]=tmp[i];
		j++;
		i--;
	}
	str[j]='\0';
}

七、strstr函式 strstr函式：搜尋一個字串在另一個字串中的第一次出現。找到所搜尋的字串，則該函式返回第一次匹配的字串的地址；如果未找到所搜尋的字串，則返回NULL。

char *StrStr(const char *string, const char *substring)		//呼叫庫函式實現
{
	int len1 = strlen(string);
	int len2 = strlen(substring);

	assert(string != NULL && substring != NULL);	
	
	if (len2 > len1)	
		return NULL;		//子串比母串長，返回NULL
	while (*string != '\0')
	{
		if ( (*string == *substring) && (strncmp(string, substring, len2) == 0) )	//(*string == *substring)不成立，則(strncmp(string, substring, len2) == 0)不執行
			return (char *)string;		//string由const char*轉換為char*

		string++;	//不可寫在while的迴圈條件裡
	}

	return NULL;
}


char *StrStr(const char *string, const char *substring)		//不呼叫庫函式實現
{
	int i, j, tmp;
	
	assert(string != NULL && substring != NULL);

	for (i = 0; string[i] != '\0'; i++)
	{
		tmp = i;	//tmp保留主串中的起始判斷下標位置 
		j = 0;
		while (string[i++] == substring[j++])
		{
			if (substring[j] == '\0')
				return (char *)&string[tmp];
		}
		i = tmp;	//將i重新改為tmp
	}

	return NULL;
}

Wednesday,July 09, 2014 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 補： strncpy、strncmp、strncat、memcpy、memset

char *Strncpy(char *dest, const char *src, unsigned int n)
{
	assert(dest != NULL && src != NULL);

	char *tmpdest = dest;

	while(n-- > 0 && *src != '\0')
		*tmpdest++ == *src++;
	*tmpdest = '\0';

	return dest;
}

int Strncmp(const char *s, const char *t, unsigned int n)
{
	assert(s != NULL && t != NULL);

	while( *s && *t && (*s == *t) && (n-- > 0) )
	{
		s++;
		t++;
	}

	return (*s - *t);
}

char *Strncat(char *dest, const char *src, unsigned int n)
{
	assert(dest != NULL && src != NULL);

	char *tmpdest = dest;
	while(*tmpdest != '\0')
		tmpdest++;
	while(*src && (n-- > 0))
		*tmpdest++ = *src++;

	*tmpdest = '\0';

	return dest;
}

void *Memcpy(void *dest, const void *src, size_t count)
{
	assert(dest != NULL && src != NULL);

	char *tmpdest = (char *)dest;
	char *tmpsrc = (char *)src;

	while (count-- > 0)
		*tmpdest++ = *tmpsrc++;

	return dest;
}

void *Memset(void *buffer, int c, size_t count)
{
	assert(buffer != NULL);
	
	char *tmpbuffer = (char *)buffer;
	while(count--)
	{
		*tmpbuffer++ = (char)c;
	}

	return buffer;
}

2014.9.25