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模拟实现strncat、qsort、atoi

news 来源：原创 2025/4/23 9:32:48

前言

一、模拟实现strncat

参数

代码演示：

二、模拟实现qsort

参数

代码演示：

前言

本文主要是对strncat，qsort，atoi的模拟实现

一、模拟实现strncat

C 库函数 char *strncat(char *dest, const char *src, size_t n) 把 src 所指向的字符串追加到 dest 所指向的字符串的结尾，直到 n 字符长度为止。

实现起来很容易，但要注意细节

# 关键点
- dest=NULL` 时不能复制**，因为无法写入 `NULL` 指针。
- src=NULL` 时也不能复制**，因为无法读取 `NULL` 指针。
- num=0` 时直接返回 `dest`**，因为不需要追加任何字符。
- 标准库 `strncat` 的行为**：它不检查 `dest` 或 `src` 是否为 `NULL`，直接解引用它们，所以调用者必须确保它们有效。但我们在模拟实现时，可以增加安全检查，避免崩溃。

参数

dest -- 指向目标数组，该数组包含了一个 C 字符串，且足够容纳追加后的字符串，包括额外的空字符。
src -- 要追加的字符串。
n -- 要追加的最大字符数。

代码演示：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
#include<windows.h>char* my_strncat(char* dest, const char* src, size_t num) {if ( dest==NULL||src == NULL||num==0) {return dest;}char* a = dest;while (*dest)dest++;while ((*dest++ = *src++) && num--); *dest = '\0';return a;
}int main() {char a[] = "jfskjfsj";char b[] = "shffhs";my_strncat(a, b, 3);puts(a);my_strncat(a ,b, 7);puts(a);char str1[20];char str2[20];strcpy(str1, "To be ");strcpy(str2, "or not to be");strncat(str1, str2, 6);puts(str1);system("pause");return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <assert.h>char* my_strncat(char* dest, const char* src, size_t num) {if (dest == NULL) {  // 如果 dest 是 NULL，直接返回 NULLreturn NULL;}if (src == NULL || num == 0) {  // 如果 src 是 NULL 或 num=0，直接返回 destreturn dest;}char* a = dest;// 找到 dest 的末尾while (*dest) {dest++;}// 复制最多 num 个字符while (num-- && (*dest++ = *src++)) {// 空循环体}// 确保字符串以 '\0' 结尾*dest = '\0';return a;
}int main() {char a[20] = "hello";char b[] = "world";my_strncat(a, b, 3);  // a 变成 "hellowor"puts(a);// 测试 dest=NULL 的情况char* null_dest = NULL;my_strncat(null_dest, b, 3);  // 不会崩溃，直接返回 NULLputs(null_dest);// 测试 src=NULL 的情况my_strncat(a, NULL, 3);  // 不会崩溃，直接返回 aputs(a);return 0;
}

二、模拟实现qsort

qsort 是 C 标准库中提供的一个函数，用于对数组进行快速排序。它在 <stdlib.h> 头文件中定义。qsort 使用的是快速排序算法（quicksort），这是一种高效的排序算法，平均时间复杂度为 O(n log n)。

C 库函数 void qsort(void *base, size_t nitems, size_t size, int (*compar)(const void *, const void*)) 对数组进行排序。

参数

base: 指向待排序数组的第一个元素的指针。
nitems: 数组中的元素数量。
size: 数组中每个元素的大小（以字节为单位）。
compar: 比较函数的指针，该函数用于比较两个元素。比较函数应当返回一个整数，表示比较结果：
- 小于零：表示第一个元素小于第二个元素。
- 等于零：表示两个元素相等。
- 大于零：表示第一个元素大于第二个元素。

代码演示：

#include <stdio.h>
#include <string.h> // 交换两个元素（逐字节交换）
void swap(void* a, void* b, size_t size) {char* pa = (char*)a;char* pb = (char*)b;for (size_t i = 0; i < size; i++) {char tmp = pa[i];pa[i] = pb[i];pb[i] = tmp;}
}// Hoare 分区法
int partition(void* base, int low, int high, size_t size, int (*compar)(const void*, const void*)) {char* arr = (char*)base;void* pivot = arr + high * size; // 选择最后一个元素作为 pivotint i = low - 1;for (int j = low; j <= high - 1; j++) {if (compar(arr + j * size, pivot) <= 0) {i++;swap(arr + i * size, arr + j * size, size);}}swap(arr + (i + 1) * size, arr + high * size, size);return i + 1;
}// 递归快速排序
void quick_sort(void* base, int low, int high, size_t size, int (*compar)(const void*, const void*)) {if (low < high) {int pi = partition(base, low, high, size, compar);quick_sort(base, low, pi - 1, size, compar);quick_sort(base, pi + 1, high, size, compar);}
}// 模拟 qsort
void my_qsort(void* base, size_t num, size_t size, int (*compar)(const void*, const void*)) {if (base == NULL || num == 0 || size == 0 || compar == NULL) {return; // 无效参数直接返回}quick_sort(base, 0, num - 1, size, compar);
}// 比较函数（整型）
int cmp(const void* a, const void* b) {return *(int*)a - *(int*)b;
}int main() {int arr[] = {88，999，0， 5, 2, 8, 1, 3 };size_t n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);my_qsort(arr, n, sizeof(int), cmp);for (size_t i = 0; i < n; i++) {printf("%d ", arr[i]);}printf("\n");return 0;
}

三、模拟实现atoi

C 库函数 int atoi(const char *str) 把参数 str 所指向的字符串转换为一个整数（类型为 int 型）。

声明

下面是 atoi() 函数的声明。

int atoi(const char *str)

参数

str -- 要转换为整数的字符串。

代码演示：

#include<stdio.h>
#include <ctype.h>
#include <limits.h>
#include<string.h>
int my_atoi(const char* str) {int flag = 1;long result = 0;  // 使用long来检测溢出// 跳过前导空白字符while (isspace(*str))str++;// 处理可选符号if (*str == '+') {str++;}else if (*str == '-') {flag = -1;str++;}// 转换数字部分while (isdigit(*str)) {result = result * 10 + (*str - '0');str++;// 检查溢出if (flag == 1 && result > INT_MAX) {return INT_MAX;}else if (flag == -1 && -result < INT_MIN) {return INT_MIN;}}return (int)(flag * result);
}
int main() {char a[] = "123458899";int ret = my_atoi(a);printf("%d\n ", ret);int val;char str[20] = "98993489";val = my_atoi(str);printf("字符串值 = %s, 整型值 = %d\n", str, val);char str2[20] = "runoob.com";val = my_atoi(str2);printf("字符串值 = %s, 整型值 = %d\n", str2, val);return 0;
}