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眾所周知，C++ 中的string使用比較方便，關(guān)于C++ 中的string源碼實(shí)現(xiàn)可以看我的這篇文章：源碼分析C++的string的實(shí)現(xiàn)
最近工作中使用C語言，但又苦于沒有高效的字符串實(shí)現(xiàn)，字符串的拼接和裁剪都比較麻煩，而且每個(gè)字符串都需要申請(qǐng)內(nèi)存，內(nèi)存的申請(qǐng)和釋放也很容易出bug，怎么高效的實(shí)現(xiàn)一個(gè)不需要處理內(nèi)存問題并且可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)容進(jìn)行拼接和裁剪的string呢？

一個(gè)好的string應(yīng)該有以下功能？

創(chuàng)建字符串
刪除字符串
尾部追加字符串
頭部插入字符串
從尾部刪除N個(gè)字符
從頭部刪除N個(gè)字符
裁剪字符串
獲取字符串長(zhǎng)度
獲取完整字符串

下面來看看各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)：
首先定義一個(gè)string的句柄，相當(dāng)于C++中的實(shí)例

struct c_string;
typedef struct c_string c_string_t;

在內(nèi)部string的實(shí)現(xiàn)如下：

// string的初始內(nèi)存大小
static const size_t c_string_min_size = 32;

struct c_string {
    char *str; // 字符串指針
    size_t alloced; // 已分配的內(nèi)存大小
    size_t len; // 字符串的實(shí)際長(zhǎng)度
};

創(chuàng)建字符串：

c_string_t *c_string_create(void) {
    c_string_t *cs;

    cs = calloc(1, sizeof(*cs));
    cs->str = malloc(c_string_min_size);
    *cs->str = '\0';
    // 初始分配內(nèi)存大小是32，之后每次以2倍大小擴(kuò)容
    cs->alloced = c_string_min_size; 
    cs->len = 0; return cs;
}

銷毀字符串：

void c_string_destroy(c_string_t *cs) { if (cs == NULL) return;
    free(cs->str);
    free(cs);
}

內(nèi)部如何擴(kuò)容呢：

static void c_string_ensure_space(c_string_t *cs, size_t add_len) { if (cs == NULL || add_len == 0) return; if (cs->alloced >= cs->len + add_len + 1) return; while (cs->alloced < cs->len + add_len + 1) {
        cs->alloced <<= 1; // 每次以2倍大小擴(kuò)容 if (cs->alloced == 0) {
            // 左移到最后可能會(huì)變?yōu)?，由于alloced是無符號(hào)型，減一則會(huì)變成UINT_MAX
            cs->alloced--;
        }
    }
    cs->str = realloc(cs->str, cs->alloced);
}

在尾部追加字符串：

void c_string_append_str(c_string_t *cs, const char *str, size_t len) { if (cs == NULL || str == NULL || *str == '\0') return; if (len == 0) len = strlen(str);

    c_string_ensure_space(cs, len); // 確保內(nèi)部有足夠的空間存儲(chǔ)字符串
    memmove(cs->str + cs->len, str, len);
    cs->len += len;
    cs->str[cs->len] = '\0';
}

在尾部追加字符：

void c_string_append_char(c_string_t *cs, char c) { if (cs == NULL) return;
    c_string_ensure_space(cs, 1);
    cs->str[cs->len] = c;
    cs->len++;
    cs->str[cs->len] = '\0';
}

在尾部追加整數(shù)：

void c_string_append_int(c_string_t *cs, int val) {
    char str[12]; if (cs == NULL) return;

    snprintf(str, sizeof(str), "%d", val); // 整數(shù)轉(zhuǎn)為字符串
    c_string_append_str(cs, str, 0);
}

在頭部插入字符串：

void c_string_front_str(c_string_t *cs, const char *str, size_t len) { if (cs == NULL || str == NULL || *str == '\0') return; if (len == 0) len = strlen(str);

    c_string_ensure_space(cs, len);
    memmove(cs->str + len, cs->str, cs->len);
    memmove(cs->str, str, len);
    cs->len += len;
    cs->str[cs->len] = '\0';
}

在頭部插入字符：

void c_string_front_char(c_string_t *cs, char c) { if (cs == NULL) return;
    c_string_ensure_space(cs, 1);
    memmove(cs->str + 1, cs->str, cs->len);
    cs->str[0] = c;
    cs->len++;
    cs->str[cs->len] = '\0';
}

在頭部插入整數(shù)：

void c_string_front_int(c_string_t *cs, int val) {
    char str[12]; if (cs == NULL) return;

    snprintf(str, sizeof(str), "%d", val);
    c_string_front_str(cs, str, 0);
}

清空字符串：

void c_string_clear(c_string_t *cs) { if (cs == NULL) return;
    c_string_truncate(cs, 0);
}

裁剪字符串：

void c_string_truncate(c_string_t *cs, size_t len) { if (cs == NULL || len >= cs->len) return;

    cs->len = len;
    cs->str[cs->len] = '\0';
}

刪除頭部的N個(gè)字符：

void c_string_drop_begin(c_string_t *cs, size_t len) { if (cs == NULL || len == 0) return; if (len >= cs->len) {
        c_string_clear(cs); return;
    }

    cs->len -= len;
    memmove(cs->str, cs->str + len, cs->len + 1);
}

刪除尾部的N個(gè)字符：

void c_string_drop_end(c_string_t *cs, size_t len) { if (cs == NULL || len == 0) return; if (len >= cs->len) {
        c_string_clear(cs); return;
    }
    cs->len -= len;
    cs->str[cs->len] = '\0';
}

獲取字符串的長(zhǎng)度：

size_t c_string_len(const c_string_t *cs) { if (cs == NULL) return 0; return cs->len;
}

返回字符串指針，使用的是內(nèi)部的內(nèi)存：

const char *c_string_peek(const c_string_t *cs) { if (cs == NULL) return NULL; return cs->str;
}

重新分配一塊內(nèi)存存儲(chǔ)字符串返回：

char *c_string_dump(const c_string_t *cs, size_t *len) {
    char *out; if (cs == NULL) return NULL; if (len != NULL) *len = cs->len;
    out = malloc(cs->len + 1);
    memcpy(out, cs->str, cs->len + 1); return out;
}

測(cè)試代碼如下：

int main() {
    c_string_t *cs = c_string_create();
    c_string_append_str(cs, "123", 0);
    c_string_append_char(cs, '4');
    c_string_append_int(cs, 5); printf("%s \n", c_string_peek(cs));
    c_string_front_str(cs, "789", 0); printf("%s \n", c_string_peek(cs));
    c_string_drop_begin(cs, 2); printf("%s \n", c_string_peek(cs));
    c_string_drop_end(cs, 2); printf("%s \n", c_string_peek(cs));
    c_string_destroy(cs); return 0;
}

輸出：

完整代碼如下：頭文件：

#include  struct c_string;
typedef struct c_string c_string_t;

c_string_t *c_string_create(void);

void c_string_destroy(c_string_t *cs);

void c_string_append_str(c_string_t *cs, const char *str, size_t len);

void c_string_append_char(c_string_t *cs, char c);

void c_string_append_int(c_string_t *cs, int val);

void c_string_front_str(c_string_t *cs, const char *str, size_t len);

void c_string_front_char(c_string_t *cs, char c);

void c_string_front_int(c_string_t *cs, int val);

void c_string_clear(c_string_t *cs);

void c_string_truncate(c_string_t *cs, size_t len);

void c_string_drop_begin(c_string_t *cs, size_t len);

void c_string_drop_end(c_string_t *cs, size_t len);

size_t c_string_len(const c_string_t *cs);

const char *c_string_peek(const c_string_t *cs);

char *c_string_dump(const c_string_t *cs, size_t *len);

源文件：

#include  #include  #include  #include  #include  static const size_t c_string_min_size = 32;

struct c_string {
    char *str;
    size_t alloced;
    size_t len;
};

c_string_t *c_string_create(void) {
    c_string_t *cs;

    cs = calloc(1, sizeof(*cs));
    cs->str = malloc(c_string_min_size);
    *cs->str = '\0';
    cs->alloced = c_string_min_size;
    cs->len = 0; return cs;
}

void c_string_destroy(c_string_t *cs) { if (cs == NULL) return;
    free(cs->str);
    free(cs);
}

static void c_string_ensure_space(c_string_t *cs, size_t add_len) { if (cs == NULL || add_len == 0) return; if (cs->alloced >= cs->len + add_len + 1) return; while (cs->alloced < cs->len + add_len + 1) {
        cs->alloced <<= 1; if (cs->alloced == 0) {
            cs->alloced--;
        }
    }
    cs->str = realloc(cs->str, cs->alloced);
}

void c_string_append_str(c_string_t *cs, const char *str, size_t len) { if (cs == NULL || str == NULL || *str == '\0') return; if (len == 0) len = strlen(str);

    c_string_ensure_space(cs, len);
    memmove(cs->str + cs->len, str, len);
    cs->len += len;
    cs->str[cs->len] = '\0';
}

void c_string_append_char(c_string_t *cs, char c) { if (cs == NULL) return;
    c_string_ensure_space(cs, 1);
    cs->str[cs->len] = c;
    cs->len++;
    cs->str[cs->len] = '\0';
}

void c_string_append_int(c_string_t *cs, int val) {
    char str[12]; if (cs == NULL) return;

    snprintf(str, sizeof(str), "%d", val);
    c_string_append_str(cs, str, 0);
}

void c_string_front_str(c_string_t *cs, const char *str, size_t len) { if (cs == NULL || str == NULL || *str == '\0') return; if (len == 0) len = strlen(str);

    c_string_ensure_space(cs, len);
    memmove(cs->str + len, cs->str, cs->len);
    memmove(cs->str, str, len);
    cs->len += len;
    cs->str[cs->len] = '\0';
}

void c_string_front_char(c_string_t *cs, char c) { if (cs == NULL) return;
    c_string_ensure_space(cs, 1);
    memmove(cs->str + 1, cs->str, cs->len);
    cs->str[0] = c;
    cs->len++;
    cs->str[cs->len] = '\0';
}

void c_string_front_int(c_string_t *cs, int val) {
    char str[12]; if (cs == NULL) return;

    snprintf(str, sizeof(str), "%d", val);
    c_string_front_str(cs, str, 0);
}

void c_string_clear(c_string_t *cs) { if (cs == NULL) return;
    c_string_truncate(cs, 0);
}

void c_string_truncate(c_string_t *cs, size_t len) { if (cs == NULL || len >= cs->len) return;

    cs->len = len;
    cs->str[cs->len] = '\0';
}

void c_string_drop_begin(c_string_t *cs, size_t len) { if (cs == NULL || len == 0) return; if (len >= cs->len) {
        c_string_clear(cs); return;
    }

    cs->len -= len;
    /* +1 to move the NULL. */
    memmove(cs->str, cs->str + len, cs->len + 1);
}

void c_string_drop_end(c_string_t *cs, size_t len) { if (cs == NULL || len == 0) return; if (len >= cs->len) {
        c_string_clear(cs); return;
    }
    cs->len -= len;
    cs->str[cs->len] = '\0';
}

size_t c_string_len(const c_string_t *cs) { if (cs == NULL) return 0; return cs->len;
}

const char *c_string_peek(const c_string_t *cs) { if (cs == NULL) return NULL; return cs->str;
}

char *c_string_dump(const c_string_t *cs, size_t *len) {
    char *out; if (cs == NULL) return NULL; if (len != NULL) *len = cs->len;
    out = malloc(cs->len + 1);
    memcpy(out, cs->str, cs->len + 1); return out;
}

C語言如何實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)擴(kuò)容的string

一個(gè)好的string應(yīng)該有以下功能？

一個(gè)好的string應(yīng)該有以下功能？