C 語言字串替換：將 "apple" 替換為 "orange" 的多種實現與邊界處理

需求

在字串中查找子串 `"apple"` 並替換為 `"orange"`，原地修改或生成新字串。

方案一：原地替換 (緩衝區足夠大)

void replace_inplace(char *str, const char *oldSub, const char *newSub) {
    char *pos = strstr(str, oldSub);
    if (!pos) return;
    
    size_t oldLen = strlen(oldSub);
    size_t newLen = strlen(newSub);
    size_t tailLen = strlen(pos + oldLen);
    
    if (newLen > oldLen) {
        // 向後移動尾部騰出空間 (需確保緩衝區足夠)
        memmove(pos + newLen, pos + oldLen, tailLen + 1); // +1 複製 \0
    } else {
        // 向前移動或原地覆蓋
        memmove(pos + newLen, pos + oldLen, tailLen + 1);
    }
    memcpy(pos, newSub, newLen);
}

方案二：生成新字串 (安全、無緩衝區溢出風險)

char* replace_new(const char *str, const char *oldSub, const char *newSub) {
    if (!str || !oldSub || !newSub) return NULL;
    size_t oldLen = strlen(oldSub);
    if (oldLen == 0) return strdup(str); // 避免無限循環
    
    // 1. 計算出現次數
    int count = 0;
    const char *tmp = str;
    while ((tmp = strstr(tmp, oldSub))) {
        count++;
        tmp += oldLen;
    }
    if (count == 0) return strdup(str);
    
    // 2. 分配新緩衝區
    size_t newLen = strlen(newSub);
    size_t resultLen = strlen(str) + count * (newLen - oldLen);
    char *result = malloc(resultLen + 1);
    if (!result) return NULL;
    
    // 3. 複製並替換
    char *out = result;
    const char *in = str;
    while (*in) {
        if (strncmp(in, oldSub, oldLen) == 0) {
            memcpy(out, newSub, newLen);
            out += newLen;
            in += oldLen;
        } else {
            *out++ = *in++;
        }
    }
    *out = '\0';
    return result; // 調用者負責 free
}

方案三：C++ std::string (現代 C++ 專案首選)

#include 
std::string replace_cpp(std::string str, const std::string& oldSub, const std::string& newSub) {
    size_t pos = 0;
    while ((pos = str.find(oldSub, pos)) != std::string::npos) {
        str.replace(pos, oldSub.length(), newSub);
        pos += newSub.length(); // 避免重複匹配新插入的內容
    }
    return str;
}

邊界測試案例

常見坑點

• `strstr` 返回指針，**指針運算** 必須精確 (`pos + oldLen`)。
• `memmove` 處理**重疊記憶體** 安全，`memcpy` 不安全。
• 原地替換**必須確保目標緩衝區足夠大** (分配時預留最大可能增長)。
• 替換後指針 `in`/`out` 推進邏輯不可出錯，建議大量隨機測試驗證。