几个常见字符串处理函数的实现原理
字符串是一种常见的数据结构，对字符串的处理又能够十分灵活，所以在实际开发，尤其是非数值处理中，字符串的应用非常广泛。尽管非常多字符串操作都封装在了函数库里，应用程序能够直接通过调用库函数来实现字符串处理，然而对于开发人员而言，若能了解其底层实现原理，对于应用编程而言还是大有裨益的。
这篇文章主要介绍几种经常使用的字符串处理函数的实现原理。
一、strlen函数
strlen函数：计算字符串的实际长度，不包含’\0’。
算法：从第一个字符開始扫描，直到遇见第一个’\0’，停止扫描，返回字符串长度。
代码例如以下：
int strlen(const char *str)
{
int n=0;
assert(str!=NULL);
while(*str++!='\0')
++n;
return n;
}
二、strcat函数
strcat函数：将源字符串str2加入到目的字符串str1的末尾，同一时候覆盖str1末尾的’\0’，并在新的str1末尾加入’\0’，返回指向str1的指针。
算法：扫描str1，直到遇见’\0’，将str2逐个字符加入到str1末尾，最后加入’\0’。
代码例如以下：
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函数
strcmp函数：比較str1和str2两个字符串的大小，若str1>str2，则返回正数；若str1<str2，则返回负数；若str1==str2，则返回0。
算法：逐个比較str1和str2的每一个字符，若相等且未遇见’\0’，则继续比較下一个字符，否则，返回*str1和*str2的差值。
代码例如以下：
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函数
strcpy函数：将字符串str2（包含NULL）拷贝到字符串str1，返回指向str1的指针。
算法：将str2中逐个字符加入到str1指向的地址空间，必须保证str1指向的地址空间足够大。
代码例如以下：
char *strcpy(char *str1, const char *str2)
{
char *p=str1;
assert( (str1!=NULL) && (str2!=NULL) );
while(*str1++=*str2++);
return p;
}
五、atoi函数
atoi函数：把字符串转换成整数。
算法：首先跳过空格或制表符，再推断符号，最后通过减去’0’转化整数，跳过非数值，返回转换后的整数。
代码例如以下：
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函数
itoa函数：将整数转化为字符串。
算法：先推断整数的符号，若为负，则将其转换为正；将整数从个位到最高位依次存放在暂时数组tmp中，假设是负整数，则再加入一个负号；逆序将暂时数组的各个元素放在str字符数组中，在最后加入一个空字符。
代码例如以下：
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';
}
另：替换子串问题
非常多时候会碰到要求替换字符串中的子串，这时须要考虑几个问题：
1、 溢出问题
假设题目要求在原字符串中替换，这时就要考虑替换后字符串的长度是否会大于设定的长度；假设能够新建一个字符串，那么用户能够自行设定大小，这样一般不存在溢出问题。
2、 待替换子串和替换子串的长度比較，将终于影响字符串的长度变化。
这里以以下一个题目为例：
题目：请实现一个函数，把字符串中的每一个空格替换成“%20”，比如输入“We are happy.”，则输出“We%20are%20happy.”。
解法一：新建一个字符串来存放替换后的字符串；
代码例如以下：
#include<stdio.h>
int main()//直接main函数实现
{
char str[20]="we are happy." ,str1[30]="\0";
char *p=str;
int i=0;
while(*p!='\0')
{
if(*p!=' ')
str1[i++]=*p++;
else
{
str1[i++]='%';
str1[i++]='2';
str1[i++]='0';
p++;
}
}
printf("str1=%s\n",str1);
return 0;
}
解法二：在原字符串上替换，从后往前替换空格；
代码例如以下：
void ReplaceBlank(char string[], int length)
{
if(string == NULL && length <= 0)
return;
/*originalLength 为字符串string的实际长度*/
int originalLength = 0;
int numberOfBlank = 0;
int i = 0;
while(string[i] != '\0')
{
++ originalLength;
if(string[i] == ' ')
++ numberOfBlank;
++ i;
}
/*newLength 为把空格替换成'%20'之后的长度*/
int newLength = originalLength + numberOfBlank * 2;
if(newLength > length)
return;
int indexOfOriginal = originalLength;
int indexOfNew = newLength;
while(indexOfOriginal >= 0 && indexOfNew > indexOfOriginal)
{
if(string[indexOfOriginal] == ' ')
{
string[indexOfNew --] = '0';
string[indexOfNew --] = '2';
string[indexOfNew --] = '%';
}
else
{
string[indexOfNew --] = string[indexOfOriginal];
}
-- indexOfOriginal;
}
}
