C/C++面试常见的几个库函数详解(strcpy,memcpy,memset,atoi...)

前言

在面试中，常常会被问到几个库函数的实现，虽然代码很短，涉及的细节却特别多，因此特别受面试官青睐，所以要把他们熟记于心，方能应对自如。

strcpy()

原型声明：char strcpy(char dest, const char *src);
功能：把从src地址开始且含有NULL结束符的字符串复制到以dest开始的地址空间
说明：src和dest所指内存区域不可以重叠且dest必须有足够的空间来容纳src的字符串。
返回指向dest的指针。

#include 
char *strcpy(char* dest, const char *src) //point1: 源字符串不改变，需要加const保证
{
    assert(NULL != dest && NULL != src); //point2:保证指针有效
    char * temp = dest; //point3:下面涉及到指针的移动，而我们需要返回dest的头指针，所以dest保留，而使用temp来移动
    while ((*temp++ = *src++) != '\0'); 
    /* point4:末尾的'\0'也要复制过来
     * 上面先执行 *temp++ = *src++ ，再判断 *src 是否等于'\0'
     * 所以保证了'\0'先复制后判断
     */
     return dest; //point5:返回dest头指针，支持链式表达式
}

链式的例子：

int length = strlen(strcpy(strA, strB));

strncpy()

strcpy()是一个高危函数，因为没有指定复制的大小，当dest的空间比src小时，就会出错，而我们没法进行控制。于是有了比较安全的strncpy()：

//把src所指向的字符串中以src地址开始的前n个字节复制到dest所指的数组中，并返回dest。
#include 
char *strncpy(char* dest, const char *src, unsigned int n)
{
    assert(NULL != dest && NULL != src);
    char * temp = dest;
    while (n-- > 0 && (*temp++ = *src++) != '\0'); 
    /* 上面语句两种终止情况：
     * 1. n = 0，此时下面的语句也不执行，如果未达到src末尾
     * 不会自动在dest末尾添加'\0'的，所以需要使用者自己添加
     * 2. n > 0 但是src已经到达末尾，那么执行下面语句，将
     * dest填充'\0'达到长度n（ANSI C规定）
     */ 
    while (n-- > 0) *temp++ = '\0';
    return dest;
}

strcmp()

比较两个字符串
设这两个字符串为str1，str2，
若str1==str2，则返回零；
若str1>str2，则返回正数；
若str1

#include 
int strcmp(const char *str1, const char *str2)
{
    assert(NULL != str1 && NULL != str2);
    /*不可用while(*str1++==*str2++)来比较，当不相等时仍会执行一次++，
    return返回的比较值实际上是下一个字符。应将++放到循环体中进行。*/
    while(*str1 && *str2 && *str1 == *str2)
    {
        str1++;
        str2++;
    }
    return *str1 - *str2;
    /* 若相等，则*str1 - *str2 = '\0' - '\0' = 0;
     * 否则，*str1 - *str2 != 0;
     * 因为前面的位都相等，所以只需要比较当前位来确定返回值
     */
}

strcat()

把src所指字符串添加到dest结尾处(覆盖dest结尾处的’\0’)。

char *strcat(char *dest,const char *src)
{
    assert(NULL != dest && NULL != src);
    char *temp = dest;
    while ('\0' != *temp) //自增放在循环里，才可以覆盖'\0'
        ++temp;
    while ((*temp++ = *src++) != '\0');
    return dest;
}

strlen()

功能：计算给定字符串的（unsigned int型）长度，不包括’\0’在内
说明：返回s的长度，不包括结束符NULL。

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

memset()

void *memset(void *s, int ch, size_t n);

函数解释：将s中前n个字节 （typedef unsigned int size_t ）用 ch 替换并返回 s 。
memset：作用是在一段内存块中填充某个给定的值，它是对较大的结构体或数组进行清零操作的一种最快方法。

注意，memset是以【字节】为单位进行赋值的，因此下面用法将导致错误：

int arr[5];
memset(array,1,sizeof(arr));

arr指向5个字节的空间，每个都用ASCII为1的字符去填充，转为二进制后，1就是00000001,占一个字节。一个INT元素是4字节，合一起就是00000001000000010000000100000001，就等于16843009，就完成了对一个INT元素的赋值了。所以上面结果不是1而是16843009！

void *memset(void *s,int c,unsigned int n) //point1:s指针类型未知,另外，n为字节数！
{
    assert(NULL != s);
    void *temp = s;
    while (n--)
    {
        *(char *temp) = (char)c; //point2:转化为字符（1字节）
        temp = (char *)temp + 1; //point3:不能自增，因为不知道指针类型
    }
    return s;
}

memcpy()

内存拷贝函数，memcpy函数的功能是从源src所指的内存地址的起始位置开始拷贝n个字节到目标dest所指的内存地址的起始位置中。

void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n)
{
    assert(NULL != dest && NULL != src);
    int i = 0;
    void *temp = dest;
    while (i < n)
    {
        *((char *)temp + i) = *((char *)src + i); //未知类型，不能自增
        ++i;
    }
    return dest;
}

atoi()

这个函数就比较经典了，面试常常出现，因为可以考察各种特殊情况：空指针、空串、正负号、非法字符、溢出等等。

最大的int：0x7FFF FFFF;
最小的int：0x8000 0000;

enum = {Invalid = 0, Valid};
bool errno = Invalid;
int atoi(const char * str)
{
    long long num = 0; //point1:可能溢出，所以用long long存
    errno = Invalid;
    if (NULL != str && *str != '\0') //point2
    {
        bool minus = false;
        if (*str == '+')
        {   
            ++str;
        }
        else if (*str == '-')
        {
            ++str;
            minus = true;
        }
        if ('\0' != *str) //只有符号，Invalid
            atoiCore(str, minus, num);
    }
    return (int)num; //已经检查过溢出，保证了num在int范围内    
}

void atoiCore(const char *str, bool minus, long long &num)
{
    while ('\0' != *str)
    {
        if (*str >= '0' && *str <= '9')
        {
            num = num*10 + (*str) - '0';
            ++str;
            if ((!minus && num > 0x7FFFFFFF)||(minus && (-num) < (signed int)0x80000000))
            {
                errno = Invalid;
                num = 0;
                return;
            }
        }
        else
        {
                errno = Invalid;
                num = 0;
                return;
        }
    }
    if (minus)
        num = -num;
    errno = Valid;
}

最后强调一遍，面试技术岗的，这几个函数一定要熟，一定要熟，一定要熟！！！