C语言字符串与内存函数实战指南

C语言字符串处理函数的实现原理与使用规范

字符串处理函数

strlen
strlen用于计算字符串长度（不包括终止符\0）。其原理是遍历字符数组，直到遇到\0。
实现示例：

size_t strlen(const char *str) {
    size_t len = 0;
    while (str[len] != '\0') len++;
    return len;
}

使用规范：

• 传入的字符串必须以\0结尾，否则可能导致未定义行为。
• 避免对非字符串（如二进制数据）使用strlen。

strcpy
strcpy将源字符串复制到目标地址，包括终止符。其原理是逐字符复制。
实现示例：

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

使用规范：

• 确保目标缓冲区足够大，否则可能引发缓冲区溢出。
• 源字符串和目标地址不应重叠，否则行为未定义。

strcat
strcat将源字符串拼接到目标字符串末尾。其原理是先找到目标字符串的终止符，再执行strcpy。
实现示例：

char *strcat(char *dest, const char *src) {
    char *p = dest + strlen(dest);
    strcpy(p, src);
    return dest;
}

使用规范：

• 目标缓冲区必须足够容纳拼接后的结果。
• 避免源字符串与目标字符串重叠。

strcmp
strcmp逐字符比较两个字符串的ASCII值，返回差值。
实现示例：

int strcmp(const char *s1, const char *s2) {
    while (*s1 && *s1 == *s2) s1++, s2++;
    return *(unsigned char *)s1 - *(unsigned char *)s2;
}

使用规范：

• 比较时区分大小写，需注意大小写敏感的场景。

内存操作函数的实现原理与使用规范

memcpy
memcpy从源地址复制指定字节数到目标地址，不处理重叠。
实现示例：

void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n) {
    char *d = dest;
    const char *s = src;
    while (n--) *d++ = *s++;
    return dest;
}

使用规范：

• 目标与源地址不应重叠，否则使用memmove。
• 确保复制的字节数不超过缓冲区大小。

memmove
memmove处理内存重叠的复制，通过检查地址决定复制方向。
实现示例：

void *memmove(void *dest, const void *src, size_t n) {
    char *d = dest;
    const char *s = src;
    if (d < s) while (n--) *d++ = *s++;
    else {
        d += n, s += n;
        while (n--) *--d = *--s;
    }
    return dest;
}

使用规范：

• 优先用于可能重叠的内存区域。

memset
memset将内存块填充为指定值。
实现示例：

void *memset(void *s, int c, size_t n) {
    unsigned char *p = s;
    while (n--) *p++ = (unsigned char)c;
    return s;
}

使用规范：

• 常用于初始化数组或清零内存。

memcmp
memcmp逐字节比较内存内容，返回首个差异字节的差值。
实现示例：

int memcmp(const void *s1, const void *s2, size_t n) {
    const unsigned char *p1 = s1, *p2 = s2;
    while (n--) {
        if (*p1 != *p2) return *p1 - *p2;
        p1++, p2++;
    }
    return 0;
}

使用规范：

• 适用于二进制数据比较，不依赖终止符。

安全使用建议

• 使用带长度限制的函数（如strncpy、strncat）替代传统函数，避免缓冲区溢出。
• 检查目标缓冲区大小，确保操作不会越界。
• 对用户输入进行验证，防止恶意数据导致内存破坏。

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