C标准库学习
前言
C标准库源码可通过下列两个网站进行查看：The GNU C Library、Welcome to uClibc-ng! - Embedded C library
以下学习记录也是以这两个网站提供的库函数源码进行学习的。
字符串相关
strcpy()函数
头文件：#include <string.h>
函数原型：char *strcpy(char *dest, const char *src);
函数描述：将src指向的字符串拷贝到dest，包括结束符'\0'。字符串不能重叠，并且dest有足够的空间接收拷贝的字符串。
返回值：返回指向dest存放字符串的指针。
函数原型：
char *strcpy(char *dest, const char *src)
{
char *dst = dest;
while ((*dst = *src) != '\0') {
src++;
dst++;
}
return dest;
}
可以看出，函数中并不会检查dest的空间大小，只会拷贝字符串直到遇到src字符串的结束符'\0'，因此dest的空间大小需要用户保证。
测试用例一：dest空间大于src指向的字符串个数。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(void)
{
char *str_original = "0123456789";
char buf_dest[12] = {0};
char *ret = NULL;
int i = 0;
for (i = 0; i < sizeof(buf_dest); i++)
buf_dest[i] = 1;
printf("dest:0x%x\n", buf_dest);
ret = strcpy(buf_dest, str_original);
printf(" ret:0x%x\n", ret);
for (i = 0; i < sizeof(buf_dest); i++)
printf("%d ", buf_dest[i]);
printf("\n");
return 0;
}
编译，运行结果：
$ ./a.out
dest:0xca8e26c0
ret:0xca8e26c0
48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 0 1
可以看出，字符串拷贝的时候会拷贝字符串结束符'\0'。
测试用例二：dest空间小于src指向的字符串个数（错误用法）。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(void)
{
char *str_original = "0123456789";
char buf_dest[5] = {0};
char *ret = NULL;
int i = 0;
for (i = 0; i < sizeof(buf_dest); i++)
buf_dest[i] = 1;
printf("dest:0x%x\n", buf_dest);
ret = strcpy(buf_dest, str_original);
printf(" ret:0x%x\n", ret);
printf("%s\n", buf_dest);
return 0;
}
编译，运行：
$ ./a.out
dest:0xe31dee10
ret:0xe31dee10
01234567
由于dest没有以'\0'结尾，因此printf打印的信息是错误的，访问的内容已经超过了dest的空间。
测试用例三：内存重叠
参考博客：strcpy函数的实现 - Norcy - 博客园 (cnblogs.com)
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(void)
{
char str[12] = "hello";
strcpy(str + 1, str); //存在段错误
printf("%s\n", str);
return 0;
}
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(void)
{
char str[12] = "hello";
strcpy(str, str+1);
printf("%s\n", str); //打印输出ello
return 0;
}
第一种情况：strcpy(str + 1, str)，这种情况下dest指向'e'，而src第一个字符为'h'，当拷贝的时候，'\0'结束符会被覆盖掉，导致一直拷贝，陷入死循环。
第二种情况：strcpy(str, str+1)，这种情况下，仅拷贝"ello"。
strncpy()函数
头文件：#include <string.h>
函数原型：char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n);
函数描述：功能和strcpy函数类似，但仅拷贝src的n字节给dest。另外如果n字节中没有结束符'\0'，那么拷贝完后，dest中是不会有结束符的，这个需要注意。如果src的长度小于n字节，将会在拷贝src字符串之后继续拷贝结束符给dest，直到满足n字节。
函数原型：
char *strncpy (char *s1, const char *s2, size_t n)
{
reg_char c;
char *s = s1;
--s1;
if (n >= 4)
{
size_t n4 = n >> 2;
for ( ; ; )
{
c = *s2++;
*++s1 = c;
if (c == '\0')
break;
c = *s2++;
*++s1 = c;
if (c == '\0')
break;
c = *s2++;
*++s1 = c;
if (c == '\0')
break;
c = *s2++;
*++s1 = c;
if (c == '\0')
break;
if (--n4 == 0)
goto last_chars;
}
n = n - (s1 - s) - 1;
if (n == 0)
return s;
goto zero_fill;
}
last_chars:
n &= 3;
if (n == 0)
return s;
do
{
c = *s2++;
*++s1 = c;
if (--n == 0)
return s;
} while (c != '\0');
zero_fill:
do
*++s1 = '\0';
while (--n > 0);
return s;
}
测试用例一：src字符串长度大于n，且前n个字符中存在结束符，则只会拷贝到第一个结束符时就结束拷贝。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(void)
{
char str_original[] = {'a', '\0', 'b', '\0', 'c', 'd', 'e', '\0'};
char str_dest[8] = {0};
int i = 0;
strncpy(str_dest, str_original, 8);
for (i = 0; i < 12; i++)
printf("%d ", str_dest[i]);
printf("\n");
return 0;
}
编译，运行：
$ ./a.out
97 0 0 0 0 0 0 0
测试用例二：src字符串长度大于n，且前n个字符中不存在结束符，则会拷贝n个字符。处理这种情况，一般需要自己去在dest末尾添加一个结束符。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(void)
{
char str_original[] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', '\0'};
char str_dest[5] = {0};
int i = 0;
strncpy(str_dest, str_original, 5);
for (i = 0; i < 5; i++)
printf("%d ", str_dest[i]);
printf("\n");
return 0;
}
编译，运行：
$ ./a.out
97 98 99 100 101
测试用例三：src字符串长度小于n，将会在拷贝src字符串之后继续拷贝结束符给dest，直到满足n字节。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main(void)
{
char str_original[] = {'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', '\0'};
char str_dest[12] = {0};
int i = 0;
for (i = 0; i < 12; i++)
str_dest[i] = 1;
strncpy(str_dest, str_original, 12);
for (i = 0; i < 12; i++)
printf("%d ", str_dest[i]);
printf("\n");
return 0;
}
编译，运行：
$ ./a.out
97 98 99 100 101 102 0 0 0 0 0 0
