C strlen 使用指针

Question

我已经看到了 strlen 使用指针的标准实现：

int strlen(char * s) {
  char *p = s;
  while (*p!='\0')
    p++;
  return p-s;
}

我得到了这个作品，但是当我尝试使用另外 3 种方法（现在正在学习指针算术）来做到这一点时，我想知道它们有什么问题？

1. 这有点类似于书中的内容。这是错的吗？

   int strlen(char * s) {
     char *p = s;
     while (*p)
       p++;
     return p-s;
   }
   

2. 虽然如果我传递一个空字符串但仍然给我 0 会是错误的，这有点令人困惑，因为 p 是预增量：（现在它返回我 5）

   int strlen(char * s) {
     char *p = s;
     while (*++p)
       ;
     return p-s;
   }
   

3. 想通了，帖子增加并返回+1。

   int strlen(char * s) {
     char *p = s;
     while (*p++)
       ;
     return p-s;
   }
   

Answer 1

1) 我觉得不错。我个人更喜欢与 '\0' 进行显式比较，这样很明显，在上下文不清楚的情况下，您并不是要（例如）将 p 与 NULL 指针进行比较。

2) 当您的程序运行时，称为堆栈的内存区域未初始化。局部变量在那里。您编写程序的方式将p 放入堆栈（如果您将其设为const 或使用malloc，它几乎肯定会存在于其他地方）。当您查看*p 时会发生什么，然后您会查看堆栈。如果字符串长度为 0，则与 char p[1] = {0} 相同。预递增会立即查看\0 之后的字节，因此您正在查看未定义的内存。这里是龙！

3) 我认为那里没有问题 :) 如您所见，它返回的总是比正确答案多一个。

附录：如果你更喜欢这种风格，你也可以使用 for 循环来编写：

size_t strlen(char * s) {
    char *p = s;
    for (; *p != '\0'; p++) {}
    return p - s;
}

或者（更容易出错）

size_t strlen(char * s) {
    char *p = s;
    for (; *p != '\0'; p++);
    return p - s;
}

此外，strlen 不能返回负数，因此您应该使用无符号值。 size_t 更好。

Answer 2

版本 1 很好 - while (*p != '\0') 相当于 while (*p != 0)，相当于 while (*p)。

在原始代码和版本 1 中，指针 p 在 且仅当 *p 不是 0（IOW，你不在字符串末尾)。

版本 2 和 3 提前 p 无论 *p 是否为 0。 *p++ 计算为p 指向的字符，并且作为副作用 推进p。 *++p 评估为字符跟随字符p 指向的字符，并且作为副作用推进p。因此，版本 2 和 3 将始终将 p 推进到字符串的末尾，这就是您的值关闭的原因。

Answer 3

当您比较 strlen 替换函数的性能时，您会遇到的一个问题是，与长字符串的实际 strlen 函数相比，它们的性能会受到影响吗？为什么？ strlen 在搜索字符串结尾时每次迭代处理超过一个字节。如何实现更高效的替换？

这并不难。基本方法是每次迭代查看 4 字节，并根据在这 4 字节中找到 nul-byte 的位置调整返回。您可以执行以下操作（使用数组索引）：

size_t strsz_idx (const char *s) {
    size_t len = 0;
    for(;;) {
        if (s[0] == 0) return len;
        if (s[1] == 0) return len + 1;
        if (s[2] == 0) return len + 2;
        if (s[3] == 0) return len + 3;
        s += 4, len += 4;
    }
}

您可以使用指针和掩码做同样的事情：

size_t strsz (const char *s) {
    size_t len = 0;
    for(;;) {
        unsigned x = *(unsigned*)s;
        if((x & 0xff) == 0) return len;
        if((x & 0xff00) == 0) return len + 1;
        if((x & 0xff0000) == 0) return len + 2;
        if((x & 0xff000000) == 0) return len + 3;
        s += 4, len += 4;
    }
}

无论哪种方式，您都会发现每次迭代都会进行 4 字节比较，从而获得与 strlen 本身相当的性能。