C語言實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)擴(kuò)容的string
更新時(shí)間：2023年04月02日 08:43:08 作者：小熊coder
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很麻煩，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？本文就來詳細(xì)講講
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)，可以參考這篇文章：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，我們來看看各個(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：
12345
78912345
912345
9123
完整代碼如下：頭文件：
#include <stddef.h> 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 <ctype.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
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;
}
到此這篇關(guān)于C語言實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)擴(kuò)容的string的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言動(dòng)態(tài)擴(kuò)容string內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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