这一篇博客我们分析四个典型的字符串问题。
1 snprintf 函数
下面的代码会输出什么？
函数 snprintf 的功能和 printf 类似，只不过 printf 是将输出到终端，snprintf 是输出到第一个参数中。这里就是输出到 buf 中。
这里就是将字符串 src 复制到 buf 中，再将 buf 中的字符串打印出来，真的可以打印出 hello %s 吗？我们编译一下看看。
// 31-1.c
#include<stdio.h>
int main()
{
char buf[10] = {0};
char src[] = "hello %s";
snprintf(buf, sizeof(buf), src);
printf("buf = %s\n", buf);
return 0;
}
$ gcc 31-1.c -o 31-1
31-1.c: In function ‘main’:
31-1.c:7:32: warning: format not a string literal and no format arguments [-Wformat-security]
snprintf(buf, sizeof(buf), src);
^~~
$ ./31-1
buf = hello AWA
编译器给出了一条警告，但是依然编译通过了，打印出来的结果并不是 hello %s，这和我们预想的有点不同。
分析：
- snprintf 函数本身是可变参数函数，原型如下：
int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...)
功能：将可变参数 “…” 按照 format 的格式格式化为字符串，然后再将其拷贝至 str 中。
当函数只有 3 个参数时，如果第三个参数没有包含格式化信息，函数调用没有问题；相反，如果第三个参数包含了格式化信息，但缺少后续对应参数，则程序行为不确定。
在本案例中，字符串 src 包含了格式化信息 %s，也没有指定后续参数，所以出现问题。
我们将格式化信息去掉，再次尝试，
// 31-1.c
#include<stdio.h>
int main()
{
char buf[10] = {0};
char src[] = "hello S";
snprintf(buf, sizeof(buf), src);
printf("buf = %s\n", buf);
return 0;
}
$ gcc 31-1.c -o 31-1
31-1.c: In function ‘main’:
31-1.c:7:32: warning: format not a string literal and no format arguments [-Wformat-security]
snprintf(buf, sizeof(buf), src);
^~~
$ ./31-1
buf = hello S
可以看到没有格式化信息，snprintf 也只有三个参数，打印结果也是正确的。这里的编译器同样给出警告，但是我们没有格式化信息，没有错误，这个警告不用理会。
我们再将格式化信息加上，也加上后续参数
// 31-1.c
#include<stdio.h>
int main()
{
char buf[10] = {0};
char src[] = "hello %s";
snprintf(buf, sizeof(buf), src, "S");
printf("buf = %s\n", buf);
return 0;
}
$ gcc 31-1.c -o 31-1
$ ./31-1
buf = hello S
结果完全正确，编译警告也没有了。
2 strlen 和 sizeof
这里我们说一下字符串长度的问题，字符串本质上就是字符数组，strlen() 是求解字符串长度，也就是第一个出现 ‘\0’ 之前的字符长度；sizeof 是求解整个字符数组的长度。
下面直接看代码
// 31-2.c
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
#define STR "Hello, \0World\0"
char* src = STR;
char buf[255] = {0};
snprintf(buf, sizeof(buf), src);
printf("strlen(STR) = %ld\n", strlen(STR));
printf("sizeof(STR) = %ld\n", sizeof(STR));
printf("strlen(src) = %ld\n", strlen(src));
printf("sizeof(src) = %ld\n", sizeof(src));
printf("strlen(buf) = %ld\n", strlen(buf));
printf("sizeof(buf) = %ld\n", sizeof(buf));
printf("src = %s\n", src);
printf("buf = %s\n", buf);
return 0;
}
分析：
- strlen(STR) 是求字符串 STR 的长度，为第一个 '\0’之前的字符长度，长度为 7；sizeof(STR) 是求字符数组 STR 的长度，“Hello, \0World\0” 中字符长度为 14，加上编译器默认加在末尾的 ‘\0’，一共是 15 个字节。
- 指针 str 指向 STR，strlen(src) 是求解字符串的长度，所以是求 “Hello, \0World\0” 中第一个 ‘\0’ 之前的字符长度，长度为 7；src 是个指针，指针长度为 8，所以 sizeof(src) 为 8。
- strlen(buf) 是求解字符串长度，同上，也是 7；sizeof(buf) 是求解整个数组的长度，定义的时候是 255，所以 sizeof(buf) 为 255。
- printf(“src = %s\n”, src); 和 printf(“buf = %s\n”, buf); 都是打印字符串，打印的是第一个 \0 之前的字符。
备注：复制到 buf 中的字符是 "Hello, "，就是第一个 ‘\0’ 之前的字符。
下面我们编译一下，看看结果和我们想象的是否相同。
$ gcc 31-2.c -o 31-2
31-2.c: In function ‘main’:
31-2.c:9:5: warning: format not a string literal and no format arguments [-Wformat-security]
snprintf(buf, sizeof(buf), src);
^~~~~~~~
$ ./31-2
strlen(STR) = 7
sizeof(STR) = 15
strlen(src) = 7
sizeof(src) = 8
strlen(buf) = 7
sizeof(buf) = 255
src = Hello,
结果和我们分析的完全一样。
总结：
- 字符串相关的函数均以第一个出现的 ‘\0’ 作为结束符
- 编译器总是会在字符串字面量的末尾添加 ‘\0’
- 字符串字面量的本质是数组
3 比较两字符串相等
下面的代码会输出什么？
// 31-3.c
#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
#define S1 "Hello"
#define S2 "Hello"
if (S1 == S2)
{
printf("Equal\n");
}
else
{
printf("No Equal\n");
}
if (strcmp(S1, S2) == 0)
{
printf("Equal\n");
}
else
{
printf("No Equal\n");
}
return 0;
}
分析：
S1，S2 是两个字符串，S1 和 S2 分别是这两个字符串的首元素的地址，虽然两个字符串是一样的，但是对应的地址是不同的，所以 S1，S2 是不相等的。
strcmp 是字符串比较函数，原型是：
int strcmp(const char *s1,const char *s2);
当s1<s2时，返回为负数；
当s1=s2时，返回值= 0；
当s1>s2时，返回正数。
我们来看一下 gcc 编译器的编译结果
$ gcc 31-3.c -o 31-3
$ ./31-3
Equal
Equal
和我们分析的不一样，两个都输出了 Equal。这是为什么呢？先不着急，我们再用 bcc 编译器编译一下，如下所示：
这下和我们的分析结果一样了，为什么会出现这种情况呢？其实这是 gcc 编译器的优化，vs 编译器和 gcc 编译器都对此作出了优化，当定义了 #define S1 “Hello” 后，编译器继续执行，遇见了 #define S2 “Hello”，这两个字符串不是完全一样的吗？那为什么要定义两次呢，除了浪费内存没有什么用，所以编译器在内存中只有一份字符串 “Hello”。并且让 S1 和 S2 指向同一个位置，就导致了 S1 和 S2 是相同的。
但是我们仍然不能使用这种方式比较字符串，因为这样的代码是依赖于编译器的，并不健壮，换个编译器很可能不能用了。
总结：
- 字符串之间的相等比较需要用 strcmp 完成
- 不可直接用 == 进行字符串直接的比较
- 完全相同的字符串字面量的 == 比较结果为 false
一些现代编译器（如gcc，vs）能够将相同的字符串字面量映射到同一个无名字符数组，因此 == 比较结果为 true。
4 字符串循环右移
要求将一个字符串循环右移 n 位，函数接口如下：
void right_shift_r(const char* src, char* result, unsigned int n);
函数功能：将输入的字符串循环右移 n 位，result 为输出结果。
要求：以效率最高的方式实现
示例：
“abcde” – 2 --> “deabc”
“abcde” – 8 --> “cdeab”
分析：将一个字符串向右移动 n 位后，下标为 i 的字符的下标将会变为 (i + n)%len，其中len 为字符串的长度。
// 31-4.c
#include<stdio.h>
#include<string.h>
void right_shift_r(const char* src, char* result, unsigned int n)
{
const unsigned int len = strlen(src);
int i = 0;
for (i = 0; i < len; i++)
{
result[(i + n) % len] = src[i];
}
result[len] = '\0';
}
int main()
{
char result[255] = {0};
right_shift_r("abcde", result, 2);
printf("%s\n", result);
right_shift_r("abcde", result, 5);
printf("%s\n", result);
right_shift_r("abcde", result, 8);
printf("%s\n", result);
return 0;
}
$ gcc 31-4.c -o 31-4
$ ./31-4
deabc
abcde
cdeab
函数复杂度为 O(n)
