【C语言】strncpy,strncat,strncmp,memcpy,memmove,memcmp,memset的模拟实现

这里写目录标题

• strncpy
• strncat
• strncmp
• memcpy
• memmove
• memcmp
• memset

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首先注意，接下来的函数基本都需要目标内存块足够大。

如果不够大很有可能会产生下述情况：

1. 比较结果不准确：如果目标函数不够大，比较的字符数量较少，可能无法完整比较两个字符串的内容。这样就无法得到正确的比较结果，可能会导致程序逻辑错误。
2. 隐患安全问题：如果目标函数不够大，比较的字符数量小于其中一个字符串的长度，可能会导致缓冲区溢出的安全问题。因为在比较过程中，如果需要比较的字符串长度超过了目标函数的大小，就会访问到未分配的内存空间，可能导致程序崩溃或者被攻击者利用。
3. 性能影响：如果目标函数不够大，比较的字符数量较少，可能需要多次调用strncmp函数才能完成完整的字符串比较。这样会增加函数调用的开销和执行时间。

strncpy

概念

上面这张图是MSDN上对strncpy所需要的形参类型以及返回类型的介绍，我们可以知道，这个函数的头文件为<string.h>，需要输入一个目标地址，一个源头地址，以及拷贝多少个字符，最后返回的是一个字符指针

（关于指针的一些详细介绍，本人主页有，不嫌弃可以看看下）

然后这张是这个函数的一个实现案例，它先把"Dogs"的4个字符全部拷贝到string里，再把"mean"的四个字符拷贝到string+9的位置，随后实现了string里字符串的变化

这里是cpluscplus对strncpy的注意声明，大概意思如下

• 拷贝num个字符从源字符串到目标空间。
• 如果在复制num个字符之前找到源C字符串的结尾(由null字符表示)，则目的地将用零填充，直到向其写入总数为num个字符。
• 如果source长度大于num，则不会在destination的末尾隐式添加空字符。因此，在这种情况下， destination不应被视为以空结尾的C字符串(这样读取会溢出)。
• destination和source不应重叠(重叠时，请参阅memmove以获得更安全的替代方法)。

实现

这个函数的实现较简单，只需要找对destination和source的位置，然后用佛如循环一个一个改变，唯一要注意的是，因为再循环后往往destination的地址惠王后偏移num个长度，所以需要提前备份一个destination的地址

代码如下

char* my_strncpy(char* dest, const char* src, int numsSize)
{
	char* cp = dest;
	while (numsSize--)
	{
		*dest++ = *src++;
	}
	return cp;
}

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strncat

概念

上面这张图是MSDN上对strncat所需要的形参类型以及返回类型的介绍，我们可以知道，这个函数的头文件为<string.h>，需要输入一个目标地址，一个源头地址，以及拷贝多少个字符，最后返回的是一个字符指针，基本和strncpy一样

• 将source指向字符串的前num个字符追加到destination指向的字符串末尾，再追加⼀个 \0 字
  符
• 如果source指向的字符串的长度小于num的时候，只会将字符串中到\0 的内容追加到destination指向的字符串末尾

这是MSDN上的案例，不过多赘述。
实现

这里除了跟strncpy一样需要提前备份一次，还需要通过循环*dest++达到destination字符串最后一位的效果，并且如果source指向的字符串的长度小于num的时候，只会将字符串中到\0 的内容追加到destination指向的字符串末尾，需要在返回前加上一个'\0'

代码如下

char* my_strncat(char* dest, char* src, size_t num)
{
	char* ret = dest;
	assert(dest && src);
	while (*dest++)//循环直到dest指向'\0'
		;
	dest--;//消除遇到'\0'时的++
	while (num--)
	{
		if ((*dest++ = *src++) == 0)//当src结束但num还没结束时，就直接返回
			return ret;
	}
	*dest = '\0';
	return ret;
}

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strncmp

概念

上面这张图是MSDN上对strncmp所需要的形参类型以及返回类型的介绍，我们可以知道，这个函数的头文件为<string.h>，需要输入两个比较字符串的地址，以及比较多少多少个字符，最后返回的是一个整形

然后是cplusplus上的介绍，大概意思就是，将C字符串stri的最多num个字符与C字符串str2的字符进行比较。这个函数开始比较每个字符串的第一个字符。如果它们彼此相等，则继续执行后面的对，直到字符不相同，直到达到终止的空字符，或者直到两个字符串中的num字符匹配，以先发生的为准。

⽐较str1和str2的前num个字符，如果相等就继续往后⽐较，最多⽐较num个字⺟，如果提前发现不⼀

样，就提前结束，⼤的字符所在的字符串⼤于另外⼀个。如果num个字符都相等，就是相等返回0.

这是MSDN上的例子，也是比较简单的，有兴趣看看，就不多说了。

实现

这里我们子需要一直循环，知道两个字符串布希昂同，或者其中一个到最后了，最后返回两者的相减，就可以根据返回值与0关系，知晓判断结果

代码如下

int my_strncmp(const char* str1, const char* str2, size_t nums)
{
	assert(str1 && str2);
	while (nums-- && *str1 == *str2)
	{
		str1++;
		str2++;
	}
	return *str1 - *str2;
}

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注意

上面的str开头的几个函数，只能作用于字符类型的对象，所以如果遇到非字符类型的对象就需要用到mem开头的函数

memcpy

概念

我们可以发现，这里memcoy的返回值时无类型指针，目标地址和源头地址也是无类型指针，也需要一个决定拷贝多少个字节的count，头文件可以是string.h也可以是memory.h

这里我们可以注意下，之所以用void* 类型的目的就是能够让所有类型的对象都适用，而count的单位的不是对象类型的单位而是字节

翻译如下

• 将num字节的值从源指向的位置直接复制到目标指向的内存块。
• 源指针和目标指针所指向的对象的底层类型与此函数无关; 结果是数据的二进制副本。
• 该函数不检查源中是否有任何终止null字符------它总是精确地复制num个字节。
• 为了避免溢出，目标参数和源参数所指向的数组的大小应该至少为num字节，并且不应该重叠(对于重叠的内存块，emmove是一种更安全的方法)。

案例如上，摆烂了...

代码实现基本与strcpy类似，唯一需要注意的时，这是不论是形参还是返回的都是无类型指针，用来适应所用的类型，但是在函数累不，为防止各种情况的出现，我们选用char* 类型，以字节为最小单位，保证只要不是出现比字节还小的单位就能够做到交换。

值得一提的是，8，9行为推进循环而要往下看一个字节的地址，不能够直接加上1，而需要先转换为char* 类型，确保每次加一的距离都是一个字节，而重复char* 的原因是这种强制类型转换只是临时的，所以每次需要使用时，都必须强制类型转换。

代码如下

void* my_memcpy(void* dest, void* src, size_t n)
{
	char* ret = dest;
	assert(dest && src);
	while (n--)
	{
		*(char*)dest = *(char*)src;
		dest = (char*)dest + 1;
		src = (char*)src + 1;
	}
	return (ret);
}

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memmove

概念

这里memmove的返回值时无类型指针，目标地址和源头地址也是无类型指针，也需要一个决定拷贝多少个字节的count，头文件是string.h

这个函数和memcpy的差别就在于，memcpy只能用于不重叠的源内存块和⽬标内存块，但是memmove可以。

翻译如下

• 将num字节的值从源指向的位置复制到目标指向的内存块。复制就像使用了中间缓冲区一样，允许目标和源重叠。
• 源指针和目标指针所指向的对象的底层类型与此函数无关;结果是数据的二进制副本。
• 该函数不检查源中是否有任何终止null字符--它总是精确地复制num个字节。
• 为了避免溢出，目的参数和源参数所指向的数组的大小至少为num字节

案例如上

实现

这里我们需要注意的是，关注这个函数的源内存块和⽬标内存块的相对位置，我们可以简单看为三种情况

dest与src重叠，且在src后面，在src前面，以及与src毫不相关。大致图示如下

这样以来的话，我们之选哟分三种情况

• dest与src重叠，且在src后面：从后往前赋值
• dest与src重叠，且在src前面：从前往后赋值
• dest与src不重叠：随意

为了使代码尽可能地简单，我们就分为

dest在src前面和dest在src后面这两种即可

代码如下

void* my_memmove(void* dest, void* src, size_t n)
{
	char* ret = dest;
	assert(dest && src);
	if (src < dest)
	{
		dest = (char*)dest + n;
		src = (char*)src + n;
		while (n--)
		{
			*(char*)dest = *(char*)src;
			dest = (char*)dest - 1;
			src = (char*)src - 1;
		}
	}
	else
	{
		while (n--)
		{
			*(char*)dest = *(char*)src;
			dest = (char*)dest + 1;
			src = (char*)src + 1;
		}
	}
	return ret;
}

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memcmp

概念

这里memcmp的返回值时无类型指针，两个比较量也是无类型指针，以及一个决定比较多少个字节的count，头文件可以是string.h也可以是memory.h

• 将ptri所指向的内存块的前num字节与ptr2所指向的前num字节进行比较，返回如果全部匹配则为零，如果不匹配则为不同于零的值。
• 注意，与strcmp不同，该函数在找到空字符后不会停止比较。

返回值如下

案例如上

这里的代码实现基本就是char* 版的strcmp不过多赘述了，唯一不同的就是他遇到空字符不停止，也是一直比较到出现不同处的位置，最多比较num次

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memset

概念

这里memset返回的是无类型指针，形参是一个无类型目标内存块，需要设置的值。该值作为int类型传递，但函数使用unsignedchar填充内存块，以及记录需要改变多少字节的count

memset的目的是⽤来设置内存的，将内存中的值以字节为单位设置成想要的内容。

案例如上

实现

这个代码是通过指向的空间前size个字节，初始化ASCII为c的值来实现的

同样也需要备份一次dest

void* my_memset(void* str, int c, size_t count)
{
	assert(str != NULL);
	char* cp = str;
	while (count--)
	{
		*(char*)str = (char)c;
		str = (char*)str + 1;
	}
	return cp;
}

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