ctype.h和ctype.c中的实现方式与编码艺术

在C语言中，有这样几个函数：

int isalnum(c)  //检查c是否是字母或数字
int isalpha(c)  //检查c是否是字母
int iscntrl(c)  // 检查c是否控制字符(其ASCII码在0和0x1F之间,数值为 0-31)
int isdigit(c)  //检测是否是数字
int isgraph(c)  //检查c是否可显示字符(其ASCII码在ox21到ox7E之间),不包括空格
int islower(c) 
int isprint(c)  //检查c是否是可打印字符(包括空格),其ASCII码在ox20到ox7E之间 
int ispunct(c) //检查c是否是标点字符(不包括空格),即除字母,数字和空格以外的所有可打印字符 
int isspace(c)  //检查c是否是空格符和跳格符(控制字符)或换行符
int isupper(c)
int isxdigit(c)  //检查c是否是一个16进制数学字符(即0-9,或A-F,或a-f)

一般人的实现方法是用宏定义的方法来实现这写函数，比如对于int isdigit()函数：

#define isdigit(c) ((c)>=’0’&&(c)<=’9’)

这样定义使函数简洁，使用宏定义省掉了函数调用的开销，提高了效率。

我们来看看linux系统下是如何实现的：

#define _U	0x01	/* upper */
#define _L	0x02	/* lower */
#define _D	0x04	/* digit */
#define _C	0x08	/* cntrl */
#define _P	0x10	/* punct */
#define _S	0x20	/* white space (space/lf/tab) */
#define _X	0x40	/* hex digit */
#define _SP	0x80	/* hard space (0x20) */

extern unsigned char _ctype[];
extern char _ctmp;

#define isdigit(c) ((_ctype+1)[c]&(_D)) 

unsigned char _ctype[] = {0x00,			/* EOF */
_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,			/* 0-7 */
_C,_C|_S,_C|_S,_C|_S,_C|_S,_C|_S,_C,_C,		/* 8-15 */
_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,			/* 16-23 */
_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,			/* 24-31 */
_S|_SP,_P,_P,_P,_P,_P,_P,_P,			/* 32-39 */
_P,_P,_P,_P,_P,_P,_P,_P,			/* 40-47 */
_D,_D,_D,_D,_D,_D,_D,_D,			/* 48-55 */
_D,_D,_P,_P,_P,_P,_P,_P,			/* 56-63 */
_P,_U|_X,_U|_X,_U|_X,_U|_X,_U|_X,_U|_X,_U,	/* 64-71 */
_U,_U,_U,_U,_U,_U,_U,_U,			/* 72-79 */
_U,_U,_U,_U,_U,_U,_U,_U,			/* 80-87 */
_U,_U,_U,_P,_P,_P,_P,_P,			/* 88-95 */
_P,_L|_X,_L|_X,_L|_X,_L|_X,_L|_X,_L|_X,_L,	/* 96-103 */
_L,_L,_L,_L,_L,_L,_L,_L,			/* 104-111 */
_L,_L,_L,_L,_L,_L,_L,_L,			/* 112-119 */
_L,_L,_L,_P,_P,_P,_P,_C,			/* 120-127 */
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,		/* 128-143 */
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,		/* 144-159 */
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,		/* 160-175 */
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,		/* 176-191 */
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,		/* 192-207 */
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,		/* 208-223 */
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,		/* 224-239 */
0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};		/* 240-255 */

    这种方法是用映射的方法，将 ASCII 码值映射到 _ctype 数组中的每一项。例如 字符‘0’~‘9’对应的ASCII码为48~57，映射到上面的_ctype数组相应的位置全是_D，_D&_D为真，这样就能判断出参数c的值是不是数字字符。

另外我在这里时对于#define isdigit(c) ((_ctype+1)[c]&(_D)) 函数中为什么有_ctype+1不了解，这里若_ctype+1则指向数组的第二个元素_C，为什么要这样呢？

这是因为linux大师们在定义字符时把EOF也定义进去了，而EOF的值为0，多定义了这个元素，而且把他定义在第一位，所以要跳过这一位而从第一个元素开始。还有就是NULL/0其实也是一个控制字符，所以在int
iscntrl(c)函数中如果传进实参为NULL，返回值是1的。

我在VS2008里进行试验，其代码为：

char word[]="chengdu";
printf("%c",(word+1)[1]);

     结果显示为“e”。也就是说，（word+1）作为一个指针指向word字符串的第二个值。或者说，在数组中，数组名其实就是一个指针，其验证方法如下：

char word[]="chengdu";
printf("%c",*(word+1));

显示结果为“h”。

        Linux中这几个函数典型的运用了空间换时间的办法，其精华之处在于，对不同种类的字符进行了分类，并使用唯一的二进制来进行标识。这些用法相信一般的人是想不出来的，而这也正体现出大师们的大师之处。看来有时间还是要多看linux内核的代码，从中领悟出大师们的编码艺术思想。