C 標準庫字串處理函數精要：memcpy、memmove、atoi、strstr 實現與避坑

C 標準庫字串處理函數精要：memcpy、memmove、atoi、strstr 實現與避坑

字串/記憶體操作是 C 程式核心技能，標準庫函數隱藏諸多細節 (重疊處理、邊界檢查、錯誤返回)。本文解析四大高頻函數規格、自製實現與最佳實踐。

1. memcpy：非重疊記憶體複製

void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);

• 複製 n 字節，**不檢查 '\\0'**，二進制安全。
• 行為未定義：dest 與 src 記憶體區域重疊。
• 返回 dest 支援鏈式呼叫。

自製實現

void *my_memcpy(void *dest, const void *src, size_t n) {
    if (!dest || !src) return NULL;
    char *d = dest; const char *s = src;
    for (size_t i = 0; i < n; i++) d[i] = s[i];
    return dest;
}

2. memmove：安全處理重疊

void *memmove(void *dest, const void *src, size_t n);

• 語義同 memcpy，但**保證重疊時正確** (內部自動判斷方向複製)。
• 效率略低於 memcpy (需檢查/反向複製)。
• 實現技巧：dest < src 正向複製；dest > src 反向複製 (從尾部開始)。

3. atoi：字串轉整數 (簡易版)

int atoi(const char *nptr);

• 跳過前導空白，遇數字/正負號開始轉換，非數字停止。
• 無錯誤報告：溢出、無效輸入皆返回 0 (無法區分 "0" 與錯誤)。
• 等價於 strtol(nptr, NULL, 10)。

健壯實現 (支援溢出檢測)

int my_atoi(const char *str) {
    int sign = 1, base = 0, i = 0;
    while (str[i] == ' ') i++;
    if (str[i] == '-' || str[i] == '+') sign = 1 - 2*(str[i++]=='-');
    while (str[i] >= '0' && str[i] <= '9') {
        if (base > INT_MAX/10 || (base==INT_MAX/10 && str[i]-'0' > 7))
            return sign==1 ? INT_MAX : INT_MIN;
        base = 10*base + (str[i++]-'0');
    }
    return base * sign;
}

4. strstr：子字串搜尋

char *strstr(const char *haystack, const char *needle);

• 返回 haystack 中首次出現 needle 的位址，找不到返回 NULL。
• 空 needle 返回 haystack。
• 演算法：暴力 O(n*m)、KMP O(n+m)、Boyer-Moore (標準庫常用優化版)。

暴力法實現

char *my_strstr(const char *h, const char *n) {
    if (!*n) return (char*)h;
    for (size_t i = 0; h[i]; i++) {
        size_t j = 0;
        while (h[i+j] == n[j]) {
            if (!n[++j]) return (char*)(h+i);
        }
    }
    return NULL;
}

避坑指南