C語言手寫實現字符串庫函數：strcpy、strcat、strcmp

C語言手寫實現字符串庫函數：strcpy、strcat、strcmp

標準庫 <string.h> 提供了豐富的字符串操作函數，但在嵌入式開發、面試或教學中，手寫實現這些函數是檢驗指針掌握程度的經典題目。本文將逐步拆解 strcpy（複製）、strcat（拼接）、strcmp（比較）的核心邏輯，並給出健壯的代碼實現。

一、strcpy：字符串複製

功能：將源字符串 src 複製到目標字符串 dest，包含結束符 '\0'。返回目標字符串起始地址以支持鏈式調用。
關鍵點：目標空間必須足夠大；使用 assert 校驗指針有效性；利用賦值表達式的返回值特性合併複製與判斷。

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

char *my_strcpy(char *dest, const char *src) {
    assert(dest != NULL && src != NULL);
    char *ret = dest; // 保存起始地址用於返回
    while ((*dest++ = *src++) != '\0') {
        ; // 循環體為空，賦值與判斷在條件中完成
    }
    return ret;
}

int main(void) {
    char arr1[20] = {0};
    char *arr2 = "Hello World";
    printf("%s\n", my_strcpy(arr1, arr2)); // 輸出 Hello World
    return 0;
}

易錯點：若 dest 空間不足會導致緩衝區溢出，實際項目中常用 strncpy 限制長度。

二、strcat：字符串拼接

功能：將 src 追加到 dest 末尾，覆蓋 dest 原有的 '\0'，最後添加新的 '\0'。
步驟：1. 找到 dest 末尾的 '\0'；2. 從該位置開始複製 src。

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

char *my_strcat(char *dest, const char *src) {
    assert(dest != NULL && src != NULL);
    char *ret = dest;
    // 1. 移動到 dest 末尾
    while (*dest != '\0') {
        dest++;
    }
    // 2. 複製 src
    while ((*dest++ = *src++) != '\0') {
        ;
    }
    return ret;
}

int main(void) {
    char arr1[30] = "Hello ";
    char *arr2 = "World";
    printf("%s\n", my_strcat(arr1, arr2)); // 輸出 Hello World
    return 0;
}

注意：同樣要求 dest 有足夠空間容納拼接結果。

三、strcmp：字符串比較

功能：按字典序比較兩字符串。相等返回 0；s1 > s2 返回正數；s1 < s2 返回負數（標準規定為正/負即可，不必強制 1/-1）。
邏輯：逐字符比較，直到出現差異或遇到 '\0'。

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

int my_strcmp(const char *s1, const char *s2) {
    assert(s1 != NULL && s2 != NULL);
    while (*s1 == *s2) {
        if (*s1 == '\0') { // 同時到達結尾，完全相等
            return 0;
        }
        s1++;
        s2++;
    }
    // 返回首個不同字符的 ASCII 碼差值
    return (unsigned char)*s1 - (unsigned char)*s2;
}

int main(void) {
    char *a = "abcd";
    char *b = "abc";
    printf("%d\n", my_strcmp(a, b)); // 輸出 100 ('d' - '\0')
    return 0;
}

關鍵細節：轉為 unsigned char 再相減，避免有符號字符溢出導致未定義行為，符合標準庫規範。

總結

手寫這些函數不僅是面試必備，更能深化對 C 語言指針、內存模型、字符編碼的理解。實際工程中請優先使用經過優化的標準庫版本。