C生万物 | 模拟实现库函数strcpy之梅开n度

【梅开一度】：观察库函数strcpy()的实现

首先我们先来观察一下库函数strcpy去实现字符串拷贝的功能

• 首先来看看文档中对这个函数是如何描述的
  
• 清楚了这个库函数的功能之后，我们到VS中来看看使用代码如何实现
• 可以看到，首先去定义出两个字符串：第一个str1为目标字符串，初始化均为x是为了在调试的时候方便查看是否拷贝成功；第二个str2为源头字符串

int main(void)
{
	char str1[10] = "xxxxxxxxx";
	char str2[] = "hello";

	strcpy(str1, str2);

	printf("%s\n", str1);
	return 0;
}

• 进入调试进行观察可以发现，两个字符串已经初始化完成，准备进行拷贝

• 然后看到如下就完成了字符串的一个拷贝工作，会连带\0一起拷贝过去。所以对于目标字符串我没有初始化为0就是为了看出拷贝完成的工作

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【梅开二度】：模仿实现strcpy()

好，看完了库函数的实现之后，我们考虑自己去进行一个实现

• 通过定义出一个my_strcpy()的函数，设置形参为两个字符指针，用于接收主函数传入进来的两个字符串的起始地址

void my_strcpy(char* dst, char* src)

• 对于数组的函数名来说就是首元素地址，所以直接传入数组名即可

my_strcpy(str1, str2);

• 写代码前我们来看一下字符串拷贝的原理，也就是获取到src和dst两个指针所指向的字符，然后进行一一拷贝，直到*src == '\0’ 为止

• 所以对于一个字符的拷贝就可以这样去写

*dst = *src;

• 但是拷贝完一个字符之后还要拷贝后面的字符，这就是通过字符串指针去进行一个后移的操作，便可以进行继续拷贝

• 最后当这个*src == '\0'的时候，便结束拷贝，跳出循环。此时我们还有最后一个'\0'还没有拷贝过去，继续执行一次*dst = *src即可

代码展示

void my_strcpy(char* dst, char* src)
{
	while (*src != '\0')
	{
		*dst = *src;
		src++;
		dst++;
	}
	*dst = *src;
}

运行结果展示

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【梅开三度】：优化简练代码

看完了上面这段代码，你认为就结束了吗？其实对于这种代码来说是不够简练的，我们来继续进行一个优化

• 对于while循环内部的判断，我们知道是一个逻辑表达式，而对于'\0'来说就相当于与【假】，所以当*src != '\0'的时候就会一直循环，就为【真】。所以我们可以直接改成*src，当其碰到'\0'的时候就会跳出循环停止拷贝

while (*src)

• 第二处可以优化的就是循环内部的一个拷贝的过程，因为在每一次拷贝完成之后两个字符指针就会进行一个后移，此时我们可以对它们进行一些合并。
• 因为对于后置++来说是先执行++之前的，所以赋值完成之后再++就刚好可以达到一个后移的效果

*dst++ = *src++;

来看一下代码的优化后的逻辑，其实它还可以再进行一个优化

while (*src)
{
	*dst++ = *src++;
}
*dst = *src;

• 通过仔细观察库函数strcpy()的描述后就可以发现，其实它在拷贝结束之后也是存在返回值的，返回的就是拷贝完成之后的目标字符串

• 因此我们可以将拷贝的逻辑也放到循环的条件判断中去，不需要在最后继续拷贝'\0'，因为在循环中拷贝完之后while()循环中就是那个'\0'，会自动跳出循环，此时【src】和【dst】也已经遍历结束
• 所以代码就被简化成了下面这样

while (*dst++ = *src++)
{
	;
}

运行结果展示

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【梅开四度】：assert()断言拦截

经过上面的众多优化，你一定觉得可以了，确实已经是够简洁了，但是呢却缺乏安全性

• 我们是模拟实现字符串的拷贝，将str2中的字符串拷贝到str1中，那就是要源头字符串中有内容才可以拷贝，但若是我将这个str置为NULL然后传进去呢，会发生什么？

char* str2 = NULL;

• 通过运行可以看到，运行的时候报出了[空指针异常]，因为在函数内部现在要执行*src，也就是解引用的操作，我们知道对于空指针来说是不能解引用的，因此这里就出现问题了，表示我们的程序考虑地不够严谨
• 此时就可以使用到一样东西叫做【断言】，可以去看看官方文档 assert

assert(src != NULL);

• 若是加上了这句assert断言，那么编译器在运行的时候就会报出对应的错误信息，括号里面要写上的就是出错的对立面，若是当src != NULL时，便不会执行这个断言，只有当src传入进来是NULL的时候才会触发这个断言
• 当然为了方便也可以写成这样assert(src);只有里面的表达式expression为真的时候才会执行，为假的时候便不会执行
• 也可以给dst加上断言，防止它传入进来也为NULL，assert(dst);

那么这两个断言的逻辑就可以转换为只有当src和dst均为非空的时候程序才正常执行，只要有一方为空便报出错误，那便将它们做一个合并，就可以想到使用我们在操作符章节讲到过的【逻辑与】

assert(dst && src);

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【梅开五度】：const修饰常量指针

看完了上面的这些，那你一定会觉得这个这个代码非常严谨了吧，但是不要高兴得太早，还有问题

假设一个公司的程序员，它现在就在模拟实现一个字符串strcpy()，也想到了断言这一步，然后吃饭去了。和朋友一起到楼下酒吧喝了两杯，然后呢回到公司之后继续写业务，要知道此时他喝醉了

while (*src++ = *dst++)
{
	;
}

• 于是呢他就将代码写成了上面这样，将目标字符串dst中的内容拷贝到了原字符串src中，此时虽然在拷贝的过程中不会出现什么问题，可是呢在运行的时候就会出现【变量str周围的堆栈已损坏】，也就是【str1】中的这些“xxxxxxxxx”若是拷贝到str2中是存不下的，这就出现问题了

• 那么上述的这个程序员的操作其实是在修改源头字符串src，那我们要将原字符串拷贝到目标字符串中，原字符串肯定不能修改，所以这个时候就要使用到【const常】了。此时我们可以在char* src的前面加上一个const作为修饰，此时若是这个喝醉酒的程序员把拷贝的字符串反了，编译时期就会直接报出错误

• 此时对于src来说就叫做【常量指针】，它所指向的内容是不可以修改的，但是它的指向是可以修改的，若是不太清楚可以看看这篇文章常量指针与指针常量

可能有同学说，就这么一个小小的const也这么讲究，那我要和你说：我们写业务逻辑就是要严谨，你永远不可能知道用户下一秒会做什么。加上了const之后使得我们的代码更具有健壮性防止源头被修改，也就可以扼杀一个运行时错误❌

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【梅开六度】：还可以有返回值哦

最后的话再进行一个完善也就是我们前面说到过的有关这个strcpy()函数还具有一个返回值，也就是char*，返回的是【dst】拷贝后的内容

• 因为我们是进行一个模拟，所以为了尽量和原本的内容保持一致，我们也要将这个返回值加上，这个很简单，只需要在一开始的时候保存一下src原字符串即可

char* ret = src;

• 最后将其返回即可

return ret;

• 以下便是整体代码展示

char* my_strcpy(char* dst, const char* src)
{
	assert(dst && src);

	char* ret = src;
	while (*dst++ = *src++)
	{
		;
	}
	return ret;
}
int main(void)
{
	char str1[10] = "xxxxxxxxx";
	char str2[] = "hello";

	printf("str1 = %s\n", my_strcpy(str1, str2));
	return 0;
}

到这里，我么的模拟实现就算是真正完成了，相信在跟着我一步步地这么思考下来，一点点地做修改，完成代码。回顾整个流程。相信你的逻辑思维一定得到了提升，更加严密

梅开n度后的忠告

为何以梅开n度作为标题，一方面除了【吸睛】之外，其实也在反映我们的程序人生

• 其实做我们程序员这一行，20%在写业务逻辑，但是80%在调BUG，修BUG，但其实这都是你的代码问题导致的，若是我们在第一次写代码的时候就将问题考虑得很仔细、很周全，其实是可以减轻很多负担的
• 当别人五点已经下班的时候，你还在吭哧吭哧修BUG，也就造成了【996】的现象，若是不想变成这样，那就提高你的代码质量吧！

2023年2月18日记，有感而发，还望采纳❤