C 语言实战：手动实现字符串核心函数（指针版）

小杨同学66
96 阅读8分钟

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C 语言实战：手动实现字符串核心函数（指针版）

字符串操作是 C 语言的核心技能之一，标准库<string.h>中的strcpy、strcmp、strlen、strcat是最常用的字符串函数。本文基于你提供的代码，拆解手动实现这 4 个函数的核心逻辑（指针遍历），指出代码中的关键问题，并提供修复后的可运行版本，帮你吃透字符串指针操作的本质。

一、代码整体功能总结

这份代码通过指针逐字符遍历（以'\0'为字符串结束标志），手动实现了 C 标准库中 4 个核心字符串函数：

  • Strcpy：复制字符串（对应标准库strcpy）；
  • Strcmp：比较字符串（对应标准库strcmp）；
  • Strlen：计算字符串长度（对应标准库strlen）；
  • Strcat：拼接字符串（对应标准库strcat）；同时编写了测试用例验证每个函数的功能，核心思想是利用指针操作替代数组下标，更贴近字符串的底层存储逻辑。

二、逐函数解析（实现逻辑 + 问题 + 优化）

1. 字符串复制：Strcpy

实现逻辑

c

运行

void Strcpy(char *num,const char *src)
{
    while(*src) // 等价于 *src != '\0'，遍历源字符串直到结束
    {
        *num=*src; // 源字符赋值给目标字符
        num++;     // 目标指针后移
        src++;     // 源指针后移
    }
    *num='\0'; // 手动添加字符串结束符（关键！）
}

  • 核心亮点：

    • const char *src：用const修饰源字符串指针，保证源字符串不会被意外修改，符合安全编程规范；
    • 手动添加'\0'：循环仅复制有效字符，结束后必须补'\0'，否则目标字符串无结束标志，后续操作会读取垃圾值。

  • 潜在问题：无目标数组容量检查，如果num数组的空间小于src字符串长度，会导致内存越界（新手需重点注意）。

2. 字符串比较：Strcmp

实现逻辑

c

运行

int Strcmp(const char *str1,const char *str2)
{
    // 循环条件：str1/str2未到结束符 + 当前字符相等
    while(*str1 && *str2&& *str1==*str2)
    {
        str1++;
        str2++;
    }
    // 返回ASCII码差值（转为unsigned char避免负数溢出）
    return (unsigned char)*str1-(unsigned char)*str2;
}

  • 核心亮点：

    • 比较规则完全符合标准库：返回<0（str1 更小）、0（相等）、>0（str1 更大），区分大小写（如 'A'(65) < 'a'(97)）；
    • const修饰参数，保证输入字符串不被修改。

  • 无明显逻辑问题，是 4 个函数中实现最规范的一个。

3. 字符串长度：Strlen（核心问题修复）

原代码问题

c

运行

int Strlen(const char *str)
{
    int len=0;
    while(*str)
    {
        len++;
        str++;
    }
    printf("%d\n",len); // 仅输出，无return！
}

  • 致命问题：函数声明返回int，但代码中没有return语句，违反 C 语言语法规则，编译器会报 “函数缺少返回值” 警告，运行时结果不可控；
  • 体验问题：函数内直接printf输出长度，导致测试时 “提示文字 + 函数输出” 重复，不符合 “函数只做一件事” 的原则（函数应仅返回长度，输出交给调用方）。
修复后实现

c

运行

int Strlen(const char *str)
{
    int len=0;
    while(*str != '\0') // 显式判断'\0'，可读性更好
    {
        len++;
        str++;
    }
    return len; // 必须返回长度值
}

4. 字符串拼接：Strcat（核心问题修复）

实现逻辑

c

运行

void Strcat(char *num,const char *src)
{
    // 第一步：移动到目标字符串的'\0'位置
    while(*num)
    {
        num++;
    }
    // 第二步：拼接源字符串（包含'\0'）
    while(*num++ = *src++);
}

  • 核心亮点：*num++ = *src++是极简写法，会逐个复制字符直到src的'\0'（赋值表达式结果为'\0'时，循环终止），自动给拼接后的字符串添加结束符。
  • 原测试问题：main 函数中用str1[]="abcd"作为拼接目标，str1数组长度固定为 5（a b c d \0），拼接str2="efgh5"会导致数组越界，程序崩溃。

三、修复后的完整代码（可直接运行）

c

运行

/******************************
*文件名称：2.Strng_Copy_Compare_Length_Merge.c
*作者:czy
*邮箱：caozhiyang_0613@163.com
*创建日期:2025/12/30
*修改日期：2026/01/09
*文件功能：仿写字符串函数功能：复制，比较，求长度，以及字符串连接。
*修复点：1. Strlen添加return语句，移除内部printf；
*        2. 拼接测试目标数组扩容，避免内存越界；
*        3. 优化注释和输出格式。
*****************************/
#include<stdio.h>

/************************************************
*函数名称：Strcpy
*函数功能: 复制字符串（模拟strcpy）
*输入参数: char *num - 目标字符串（接收方）；
*          const char*src - 源字符串（提供方，不可修改）
*返回参数: 无
*注意事项：需保证num数组容量足够，避免内存越界
**************************************************/
void Strcpy(char *num,const char *src)
{
    while(*src != '\0') // 遍历到源字符串结束符为止
    {
        *num = *src;    // 逐字符复制
        num++;          // 目标指针后移
        src++;          // 源指针后移
    }
    *num = '\0';        // 手动添加字符串结束符
}

/************************************************
*函数名称：Strcmp
*函数功能: 比较字符串（模拟strcmp，逐字符对比ASCII码，区分大小写）
*输入参数: const char *str1 - 待比较字符串1；
*          const char *str2 - 待比较字符串2
*返回参数: <0：str1 < str2；=0：str1 == str2；>0：str1 > str2
*注意事项：1. 字符串需以'\0'结尾；2. 区分大小写（如'A'(65) < 'a'(97)）
**************************************************/
int Strcmp(const char *str1,const char *str2)
{
    // 循环条件：字符串未结束 且 当前字符相等
    while(*str1 && *str2 && *str1 == *str2)
    {
        str1++;
        str2++;
    }
    // 转为unsigned char避免负数溢出，返回ASCII码差值
    return (unsigned char)*str1 - (unsigned char)*str2;
}

/************************************************
*函数名称：Strlen
*函数功能: 获取字符串长度（模拟strlen，不含'\0'）
*输入参数: const char *str - 待计算长度的字符串
*返回参数: int - 字符串的实际长度
**************************************************/
int Strlen(const char *str)
{
    int len = 0;
    while(*str != '\0') // 遍历到结束符为止
    {
        len++;
        str++;
    }
    return len; // 返回长度（核心修复！）
}

/************************************************
*函数名称：Strcat
*函数功能: 拼接字符串（模拟strcat）
*输入参数: char *num - 目标字符串（主字符串，拼接后存储）；
*          const char *src - 源字符串（副字符串，不可修改）
*返回参数: 无
*注意事项：需保证num数组容量足够，避免拼接后越界
**************************************************/
void Strcat(char *num,const char *src)
{
    // 第一步：移动到目标字符串的结束符位置
    while(*num != '\0')
    {
        num++;
    }
    // 第二步：拼接源字符串（自动复制'\0'）
    while(*num++ = *src++);
}

int main()
{
    char num[100];                // 复制目标数组（足够大）
    char src[] = "happyeveryday"; // 源字符串（复制用）
    char str1[100] = "abcd";      // 扩容为100字节，避免拼接越界
    char str2[] = "efgh5";        // 比较/拼接用字符串
    char str3[] = "abcd";         // 比较用字符串
    
    // 1. 复制测试
    printf("===== 1. 字符串复制测试 =====\n");
    Strcpy(num, src);
    printf("源字符串：%s\n", src);
    printf("复制结果：%s\n\n", num);
    
    // 2. 比较测试
    printf("===== 2. 字符串比较测试 =====\n");
    int cmp_result = Strcmp(str1, str2);
    if(cmp_result < 0)
    {
        printf("str1(%s) < str2(%s)\n", str1, str2);
    }
    else if(cmp_result > 0)
    {
        printf("str1(%s) > str2(%s)\n", str1, str2);
    }
    else
    {
        printf("str1(%s) == str2(%s)\n", str1, str2);
    }

    cmp_result = Strcmp(str1, str3);
    if(cmp_result == 0)
    {
        printf("str1(%s) == str3(%s)\n\n", str1, str3);
    }

    // 3. 长度测试
    printf("===== 3. 字符串长度测试 =====\n");
    printf("src的长度：%d\n", Strlen(src));
    printf("str1的长度：%d\n", Strlen(str1));
    printf("str2的长度：%d\n", Strlen(str2));
    printf("str3的长度：%d\n\n", Strlen(str3));
    
    // 4. 拼接测试
    printf("===== 4. 字符串拼接测试 =====\n");
    printf("拼接前str1：%s\n", str1);
    Strcat(str1, str2);
    printf("拼接后str1：%s\n", str1);

    return 0;
}

四、运行结果示例

plaintext

===== 1. 字符串复制测试 =====
源字符串：happyeveryday
复制结果：happyeveryday

===== 2. 字符串比较测试 =====
str1(abcd) < str2(efgh5)
str1(abcd) == str3(abcd)

===== 3. 字符串长度测试 =====
src的长度：12
str1的长度：4
str2的长度：5
str3的长度：4

===== 4. 字符串拼接测试 =====
拼接前str1：abcd
拼接后str1：abcdefgh5

五、核心知识点总结

1. 指针操作字符串的核心规则

  • 字符串的结束标志是'\0'，所有遍历操作必须以*str != '\0'为终止条件；
  • 复制 / 拼接字符串后，必须保证目标字符串有'\0'（Strcpy 手动加、Strcat 自动复制）；
  • const修饰源字符串指针，是避免误修改的良好编程习惯。

2. 新手常见坑点

  • Strlen 无返回值：函数声明的返回类型必须与return语句匹配，不能只输出不返回；
  • 数组越界：复制 / 拼接前需保证目标数组容量足够（如 str1 扩容为 100 字节），否则会触发内存错误；
  • 结束符丢失：手动复制字符串时，必须在末尾补'\0'，否则输出会乱码。

3. 与标准库的对比

手动实现的函数逻辑与标准库<string.h>完全一致，区别在于：

  • 标准库函数做了更严格的边界检查和性能优化；
  • 新手手动实现的核心价值是理解 “指针遍历字符串” 的底层逻辑，而非替代标准库。

掌握这些指针操作字符串的核心逻辑，你就能轻松应对字符串处理的各类场景，也是后续学习文件操作、网络编程的基础。

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