C語言求字符串長度的三種經典實現方法

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C語言求字符串長度的三種經典實現方法

在C語言中，計算字符串長度是基礎操作之一。雖然標準庫提供了 strlen 函數，但理解其底層實現有助於掌握指針運算、遞歸思維及數組遍歷的核心邏輯。本文將詳細講解三種常見的實現方式：計數器法、指針差值法與遞歸法，並附帶完整代碼示例。

一、計數器法：最直觀的遍歷思路

此方法利用一個計數器變量，通過 while 循環逐個檢查字符，直到遇到空字符 '\0' 為止。每移動一位指針，計數器加一，最終返回計數值。

#include <stdio.h>
#include <assert.h>

int my_strlen(char *str) {
    int count = 0;
    assert(str != NULL); // 防御性編程：確保指針有效
    while (*str != '\0') {
        count++;
        str++;
    }
    return count;
}

int main(void) {
    char *arr = "abcef";
    int ret = my_strlen(arr);
    printf("%d\n", ret); // 輸出 5
    return 0;
}

優點：邏輯清晰，易於理解，適合初學者。
缺點：需要額外的計數器變量，指針移動會改變原指針值（若需保留原指針應使用臨時變量）。

二、指針差值法：利用指針算術特性

此方法記錄字符串起始地址，然後移動一個臨時指針直到字符串結尾，最後用結尾指針減去起始指針，再減 1（因為指針指向 '\0' 的下一位），即可得到長度。

#include <stdio.h>
#include <assert.h>

int my_strlen(const char *str) {
    assert(str != NULL);
    const char *start = str;
    while (*str != '\0') {
        str++;
    }
    return (int)(str - start); // 指針相減得到元素個數
}

int main(void) {
    char *arr = "abcdef";
    printf("%d\n", my_strlen(arr)); // 輸出 6
    return 0;
}

優點：無需額外計數器，代碼簡潔，體現指針運算的威力。
注意：參數應用 const char* 表明不修改字符串內容，指針相減結果為 ptrdiff_t 類型，轉換為 int 需注意長字符串可能溢出。

三、遞歸法：函數式編程的體現

遞歸將問題分解為「首字符長度 1 + 剩餘字符串長度」。基線條件為遇到 '\0' 返回 0，否則指針後移並遞歸調用。

#include <stdio.h>
#include <assert.h>

int my_strlen(const char *str) {
    assert(str != NULL);
    if (*str == '\0') {
        return 0;
    }
    return 1 + my_strlen(str + 1);
}

int main(void) {
    char *arr = "abcdef";
    printf("%d\n", my_strlen(arr)); // 輸出 6
    return 0;
}

優點：代碼極簡，展示遞歸思想。
缺點：函數調用開銷大，極長字符串可能導致棧溢出，生產環境不推薦。