Linux 核心字串函數原始碼解析：strcpy、strcmp、memcpy 等核心實作

原始碼來源

節選自 Linux Kernel lib/string.c（Linus Torvalds 早期版本），展示最基礎、可移植的 C 實作，無平台相關優化指令。

關鍵函數實作重點

// strcpy：簡潔的指標遞增複製
char *strcpy(char *dest, const char *src) {
    char *tmp = dest;
    while ((*dest++ = *src++) != '\0') ;
    return tmp;
}

// strcmp：利用 signed char 相減直接得到比較結果
int strcmp(const char *cs, const char *ct) {
    register signed char __res;
    while (1) {
        if ((__res = *cs - *ct++) != 0 || !*cs++) break;
    }
    return __res;
}

// memcpy：逐位元組複製，不處理重疊
void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t count) {
    char *tmp = dest, *s = (char *)src;
    while (count--) *tmp++ = *s++;
    return dest;
}

// memmove：正確處理重疊，分前後向複製
void *memmove(void *dest, const void *src, size_t count) {
    char *tmp, *s;
    if (dest <= src) { tmp = dest; s = (char *)src; while (count--) *tmp++ = *s++; }
    else { tmp = (char *)dest + count; s = (char *)src + count; while (count--) *--tmp = *--s; }
    return dest;
}

// memset：逐位元組填充
void *memset(void *s, char c, size_t count) {
    char *xs = s;
    while (count--) *xs++ = c;
    return s;
}

設計觀察

• 大量使用 register 關鍵字建議編譯器使用暫存器（現代編譯器會自動優化）。
• 回傳原始目的地指標（tmp），符合標準庫慣例，支援鏈式呼叫。
• strtok 使用靜態變數 ___strtok 保存狀態，故非執行緒安全。
• 字串搜尋函數（strchr, strpbrk, strstr）採用雙層迴圈，時間複雜度 O(n*m)，未使用 KMP/BM 等進階演算法。

現代優化差異

現代 glibc/musl 針對特定架構（x86_64, ARM64）提供 SIMD（SSE2, NEON）向量化版本，並針對小型字串使用展開迴圈、預取指令等技巧，效能遠超此參考實作。

學習價值

閱讀核心庫原始碼有助於理解標準庫語義邊界、指標運算技巧、以及為何某些函數（如 strncpy）有特定行為設計。