string 标准库实现日志

#include <stdio.h>
#include <malloc.h>

本文主要讨论：memcpy、memmove、strcpy、strncpy、strcat、strncat

memcpy

memcpy的函数原型为：

void *memcpy( void *s1, const void *s2, size_t n );

功能：函数 memcpy 从 s2 指向的对象中复制n个字符到s1指定的对象中。如果发生在两个重叠的对象中，则这种行为未定义。

从上面这段文字来看，有两个概念是暂时不清晰的。

什么是 size_t ? 下面的这段是从crtdefs.h中拉过来的：

typedef _W64 unsigned int size_t;
//所以 size_t 只不过是被 typedef 过的 unsigned int.

size_t 类型定义在 cstddef 头文件中，该文件是 C 标准库的头文件 stddef.h 的 C++ 版。它是一个与机器相关的 unsigned 类型，其大小足以保证存储内存中对象的大小。 size_t 是标准 C 库中定义的，应为 unsigned int，在 64 位系统中为 long unsigned int。关签大神指出：「理解为当前系统的可寻址内存宽度, 32 位下就是 32 位，64 位下是 64.」

当时写的时候没有细查、感谢 frimin studio 大神关签指出错误。

什么是未定义？顾名思义，未定义就是说这种情况是C标准中没有详细说明的情况。这时候它的执行标准是和所使用的编译器有关。

void *my_memcpy_beta( void *s1, const void *s2, size_t n )
{
    unsigned int i;
    void *save = s1;

    for( i = 0; i < n; s1++, s2++, i++ )
         *s1 = *s2;
    return save;
}

上面是首次实现的代码，但是vs一直报错并提示： s1++, s2++,*s1 = *s2;这些表达式必须是指向完整对象类型的指针。后来发现，在ANSI C标准中，不允许对void指针进行算术运算。例如：在动态内存分配中使用malloc()申请到的内存是通过返回 void *指针实现的，但我们需要使用这段内存空间时，需要将该指针通过强制类型转换转换成我们需要的类型。通过对比C标准库的实现，最终代码修改如下：

void *my_memcpy( void *s1, const void *s2, size_t n ) 
{
    char *use_s1 = (char *)s1;
    const char *use_s2 = (char *)s2;
    for(  ; n > 0; n-- )
        *use_s1++ = *use_s2++;
    return s1;
}

很奇怪的事情是，在C标准库中将s1,s2赋值给use_s1,use_s2的时候居然没有对其进行强制类型转换至于之前所描述的未定义的行为，我认为是不需要定义的，即便是面对两个重叠对象时，他同样能够安然无恙的进行复制。当然，一般人应该不会做这种无聊的事情吧。。

但是，容易发现的是，该函数并没有进行安全性检查，如果s1[p]中的p < n，则会发生越界，造成不安全的后果。

memmove

memmove的函数原型为：

void *memmove( void *s1, const void *s2, size_t n );

功能：函数memmove从s2指向的对象中复制n个字符串到s1指向的对象中，复制看上去就像先把n个字符从s2指向的对象复制到一个n个字符的临时数组中，这个临时数组和s1、s2指向的对象都不重叠，然后再把这n个字符从临时数组中复制到s1 指向的对象中。

void *my_memmove_beta( void *s1, const void *s2, size_t n )
{
    char *use_s1 = (char *)s1;
    const char *use_s2 = (const char *)s2;
    char *memory = (char *)malloc( n*sizeof(char) );
    char *save = memory;

    for(  ; n > 0; n-- )
        *memory++ = *use_s2++;
    memory = save;
    for(  ; n > 0; n-- )
        *use_s1++ = *memory++;
    free( memory );
    memory = NULL;
    return s1;
}

从表面上看，这个函数的复制行为似乎显得比较笨拙，因为它自身需要开辟一段新的内存空间（临时数组），它似乎显得并不是那么的高效。但是，这样做的安全性会明显高于memcpy，这是因为，如果当s1与s2之间的距离小于n时，如果s2 < s1，那么如果对

这里还没写完。。忘记当时的想法了。。

void *my_memmove( void *s1, const void *s2, size_t n )
{
    char *use_s1 = (char *)s1;
    const char *use_s2 = (const char *)s2;
    if( use_s2 < use_s1 && use_s1 < use_s2 + n )
     {
         for(  use_s1 += n, use_s2 += n; n > 0; n-- )
            *(--use_s1) = *(--use_s2);
    }
    else
    {
        for(  ; n > 0; n-- )
            *use_s1++ = *use_s2++;
    }
    return s1;
}

strcpy

strcpy的函数原型为：

char *strcpy( char *s1, const char *s2 )

功能：把s2指向的串（包括终止的空字符）复制到s1指向的数组中，如果复制发生在两个重叠的对象中，这行为为定义。

char *my_strcpy_beta( char *s1, const char *s2 )
{
    char *save = s1;
    while( *s2 != '\0' )
    {
        *s1 = *s2;
        s1++;
        s2++;
    }
    *s1 = '\0';
    return save;
}

如果可以保证目标串s1和源串s2不重叠，那么strcpy(s1,s2)将安全并快速地执行复制操作。如果他们可能重叠，使用

memmove(s1,s2,strlen(s2)+1)

来代替它。不要认为这两个函数可以以任何特定的顺序访问内存。

char *my_strcpy( char *s1, const char *s2 )
{
    char *save = s1;
    while( *s2 != '\0' )
        *s1++ = *s2++;
    *s1 = '\0';
    return save;
}

strncpy

strncpy的函数原型为：

char *strcpy( char *s1, const char *s2 )

功能：把s2指向的串（包括终止的空字符）复制到s1指向的数组中，如果复制发生在两个重叠的对象中，这行为为定义。

char *my_strncpy_beta( char *s1, const char *s2, size_t n )
{
    char *s_save = s1;
    int i;
    for( i = 0; i < n; i++ )
        *s1++ = *s2++;
    return s_save;
}

如果可以确定目标串s1和源串s2没有重叠，strncpy(s1,s2,n2) 将安全地执行复制操作。然而，函数在s1处精确地存储 n2 个字符，他可能丢弃尾部的字符，包括终止的控制符。函数会根据需要存储一些额外的空支付来弥补一个短的计数。如果两个区域可能重叠，使用memmove(s1,s2,n2)来代替它。（必须在结尾存储适当数量的空字符，如果这很重要的话。）不要认为这两个函数以任意特定的顺序访问存储空间。

注意到beta既有可能导致复制过程中将s1的尾符覆盖，从而导致字符串输出时没有结束标识符，导致诡异的出错。而标准库中居然建立了一个循环，cpy过程结束后再添加了n个\0，这样诡异的操作难道不会导致越界吗？

char *my_strncpy( char *s1, const char *s2, size_t n )
{
    char *s_save = s1;
    for( ; 0 < n; n-- )
        *s1++ = *s2++;
    *s1 = '\0';
    return s_save;
}

strcat

strcat的函数原型为：

char *strcat( char *s1, const char *s2 );

功能：函数strcat把s2指向的串（包括终止的空字符）的副本添加到s1指向的串的末尾，s2得第一个字符覆盖s1末尾的空支付。如果复制发生在两个重叠的对象中，则行为未定义。

char *my_strcat_beta( char *s1, const char *s2 )
{
    char *save = s1;
    while( *s1 != '\0' )
        s1++;
    while( *s2 != '\0' )
        *s1++ = *s2++;
    *s1 = '\0';
    return save;
}

如果只需要连接两个串s1和s2或者两个短串，使用strcat(s1,s2)。否则，可以使用例如strcpy(s1+=strlen(s1),s2) 这样的形式。这样可以避免对串的厨师部分进行重复和不断延长的重扫描。要保证目标数组足够大可以存放连接起来的串。注意，strcat返回s1，而不是指向串的形的尾部的指针。

char *my_strcat( char *s1, const char *s2 )
{
    char *save = s1;
    while( *s1 != '\0' )
        s1++;
    while( *s2 != '\0' )
        *s1++ = *s2++;
    *s1 = '\0';
    return save;
}

strncat

strncat的函数原型为：

char *strcat( char *s1, const char *s2, size_t n );

功能：函数strncat匆匆s2指向的数组中将最多n个字符（空字符及其后面的字符不添加）添加到s1指向的串的末尾， s2的第一个字符覆盖s1末尾的空字符。通常在最后的结果后面加上一个空字符。如果复制发生在两个重叠的对象中，则行为未定义。

char *my_strncat_beta( char *s1, char *s2, size_t n )
{
    char *save = s1;
    int i;
    while( *s1 != '\0' )
        s1++;
    for( i = 0; i < n; i++)
        *s1++ = *s2++;
    *s1 = '\0';
    return save;
}

strncat(s1,s2,n2)中的strn是指函数连接到以空支付结尾的串s1的尾部的串s2。函数最多复制n2个字符，如果它没有复制终止的控制符的话，还会加上一个空字符。因此，调用strncat的结果最多使strlen(s1)增大n2。这就使strncat比 strcat更安全，虽然可能街截取s3的前n2个字符为代价。

char *my_strncat( char *s1, char *s2, size_t n )
{
    char *save = s1;
    while( *s1 != '\0' )
        s1++;
    for( ; 0 < n; n--)
        *s1++ = *s2++;
    *s1 = '\0';
    return save;
}

比较上面的所有复制函数，事实上可以整合到一个函数当中，对于strcat、和strncat完全可以在书写实参的时候加以处理。

对字符串的处理，我们构思以下函数，方便完成字符串的copy工作。

char *strcpy_saf_quk( char *s1, const char *s2, size_t n )
{
    char *save_s1 = s1;
    const char *save_s2 = s2;

    if( s1 - s2 >= n || s2 - s1 >= n )
    {
        while( n-- > 0 )
            *s1++ = *s2++;
    }
    else if( s1 < s2 && s2 - s1 < n )        //  避免了const char *s2的本意失效的问题，具体见下图。
    {
        while( s1 != save_s2 )
        {
            *s1++ = *s2++;
        }
    }
    else if( s2 < s1 && s1 - s2 < n )
    {
        for(  s1 += n, s2 += n; n > 0; n-- )
            *(--s1) = *(--s2);
    }

    return save_s1;
}

如果要从2006的位置往2000的位置拷贝6个以上的字符时，原本用于防止数据被修改的const char *就显得无力了，因此，这里写出的效果是2006后的字符串最多只拷贝六个字符到2000-2005。

当然，如果有必要上面的函数可以进一步改进：

增加参数，让用户来控制是否具备s2的覆盖功能。
上面的这个程序没有整合strcat和strncat的功能，如果对传入实参写为s1+=strlen(s1)，对象重叠的话会导致错误。

memcpy

memmove

strcpy

strncpy

strcat

strncat

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