C语言字符串与内存操作函数模拟实现详解
一、strstr函数模拟实现
1.1 函数功能
strstr用于在字符串str1中查找子串str2的首次出现位置：
const char* strstr(const char* str1, const char* str2); char* strstr(char* str1, const char* str2);找到则返回第一次出现的起始地址
找不到则返回NULL
1.2 实现原理
场景1：简单匹配
char arr[] = "abcdefabcdef"; char* p = "cdef"; char* ret = my_strstr(arr, p); // 返回 "cdefabcdef" 的起始地址场景2：多次匹配（复杂情况）
str1: "abbbcdef\0" str2: "bbc\0"可能存在多次匹配尝试，需要逐字符比较
1.3 模拟实现代码
char* my_strstr(const char* str1, const char* str2) { assert(str1 && str2); const char* cur = str1; // 当前查找位置 const char* s1 = NULL; const char* s2 = NULL; while (*cur != '\0') { s1 = cur; s2 = str2; // 逐字符比较 while (*s1 != '\0' && *s2 != '\0' && *s1 == *s2) { s1++; s2++; } // 如果str2完全匹配成功 if (*s2 == '\0') { return (char*)cur; // 返回找到的位置 } cur++; // 继续下一个位置 } return NULL; // 未找到 }二、memcpy函数模拟实现
2.1 函数功能
void* memcpy(void* destination, const void* source, size_t num);将源内存区域的
num个字节拷贝到目标内存区域返回目标空间的起始地址
不负责处理重叠内存的拷贝
2.2 实现原理
int arr1[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; int arr2[20] = {0}; my_memcpy(arr2, arr1+2, 20); // 拷贝arr1中的3,4,5,6,7内存图示：
源地址(src): arr1+2 → 元素3的位置 目标地址(dest): arr2 → 起始位置 拷贝大小: 20字节 (5个int, 假设int为4字节)2.3 模拟实现代码
void* my_memcpy(void* dest, const void* src, size_t num) { void* ret = dest; assert(dest && src); // 逐字节拷贝 for (size_t i = 0; i < num; i++) { *(char*)dest = *(char*)src; dest = (char*)dest + 1; src = (char*)src + 1; } return ret; }三、memmove函数模拟实现
3.1 函数功能
void* memmove(void* destination, const void* source, size_t num);与
memcpy功能类似，但能够处理内存重叠的情况C语言标准规定
memcpy负责不重叠内存拷贝，memmove负责重叠内存拷贝
3.2 内存重叠问题
int arr1[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; my_memmove(arr1 + 2, arr1, 20); // 将前5个元素拷贝到从索引2开始的位置拷贝前：
索引: 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 值: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10错误拷贝方式（从前向后）：
arr1[2] = arr1[0] → 1 arr1[3] = arr1[1] → 2 arr1[4] = arr1[2] → 1 (已经被覆盖!) arr1[5] = arr1[3] → 2 (已经被覆盖!) ...3.3 模拟实现代码（正确处理重叠）
void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num) { void* ret = dest; assert(dest && src); // 情况1：dest在src前面，或内存不重叠 → 从前向后拷贝 if (dest < src) { char* d = (char*)dest; const char* s = (const char*)src; while (num--) { *d++ = *s++; } } // 情况2：dest在src后面，有重叠风险 → 从后向前拷贝 else { char* d = (char*)dest + num - 1; // 指向目标末尾 const char* s = (const char*)src + num - 1; // 指向源末尾 while (num--) { *d-- = *s--; } } return ret; }四、关键区别与总结
4.1 strstr vs mem系列函数
函数 | 操作对象 | 返回类型 | 主要用途 |
|---|---|---|---|
strstr | 字符串 | char* | 查找子串 |
memcpy | 内存块 | void* | 非重叠内存拷贝 |
memmove | 内存块 | void* | 任意内存拷贝（含重叠） |
4.2 memcpy vs memmove
标准规定：
memcpy：只需实现不重叠内存拷贝memmove：必须处理重叠内存拷贝
实际实现：
某些编译器（如VS）的
memcpy也能处理重叠内存但为保证可移植性，重叠时应使用
memmove
性能考虑：
不重叠时，两者性能相近
重叠时，
memmove会进行方向判断，略有开销
4.3 使用建议
查找字符串子串 → 使用
strstr拷贝不重叠的内存块 → 使用
memcpy（性能可能略优）不确定内存是否重叠 → 使用
memmove（更安全）需要自己实现时 → 参考上述代码，注意处理所有边界情况
五、完整测试示例
#include <stdio.h> #include <string.h> #include <assert.h> // 测试代码 int main() { // 1. 测试my_strstr char str[] = "abcdefabcdef"; char sub[] = "cdef"; char* result = my_strstr(str, sub); printf("strstr测试: %s\n", result ? result : "未找到"); // 2. 测试my_memcpy int arr1[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; int arr2[20] = {0}; my_memcpy(arr2, arr1+2, 20); printf("memcpy测试: "); for(int i = 0; i < 5; i++) printf("%d ", arr2[i]); printf("\n"); // 3. 测试my_memmove（重叠） int arr3[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}; my_memmove(arr3+2, arr3, 20); printf("memmove测试: "); for(int i = 0; i < 10; i++) printf("%d ", arr3[i]); printf("\n"); return 0; }这些函数是C语言中处理字符串和内存的基础工具，理解它们的实现原理对于深入理解C语言内存管理和字符串操作至关重要。