strlen 函数的使用与模拟实现
目录
一、strlen 函数的基本特性
二、使用注意事项
补码是计算机表示有符号整数的标准方式，其核心规则是：（后面会讲解）
具体执行过程
为什么会出现这种情况
补码计算详细解释
三、strlen 的模拟实现
方法1：计数器方式
方法2：递归方式（不创建临时变量）
方法3：指针相减方式
四、实际应用建议
一、strlen 函数的基本特性
strlen 是 C 语言标准库中用于计算字符串长度的函数，其原型如下：
size_t strlen(const char *str);该函数具有以下特点：
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以 '\0' 为结束标志：字符串必须以空字符 '\0' 结尾，函数返回的是 '\0' 前面出现的字符个数（不包含 '\0' 本身）
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返回值类型：返回值为
size_t类型，这是一个无符号整型（unsigned integer），这在比较字符串长度时容易导致错误 -
头文件：使用前需要包含
<string.h>头文件
二、使用注意事项
在这个例子中，关键问题在于 strlen() 返回的是 size_t 类型（无符号整数），而两个无符号整数相减的结果也是无符号整数，这会导致一些违反直觉的比较结果。
#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{const char* str1 = "abcdef";const char* str2 = "bbb";if(strlen(str2) - strlen(str1) > 0){printf("str2 > str1\n"); // 这个分支会被执行}else{printf("str1 > str2\n");}return 0;
}上述代码会输出 "str2 > str1"，尽管直观上 "abcdef" 比 "bbb" 长。这是因为无符号数相减的结果也是无符号数，永远不会小于0。
补码是计算机表示有符号整数的标准方式，其核心规则是：（后面会讲解）
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正数的补码 = 其二进制原码（和原码相同）
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负数的补码 = 其绝对值的二进制表示取反（按位取反）后加 1
具体执行过程
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strlen(str2)返回 3（size_t类型） -
strlen(str1)返回 6（size_t类型） -
计算
3 - 6：-
对于无符号整数，这个操作不会产生负数
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在32位系统中，
size_t通常是32位无符号整数 -
3 - 6 的补码计算：
-
3 的二进制:
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 -
-6 的二进制（补码）:
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010 -
相加结果:
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101
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这个结果解释为无符号整数是一个很大的正数（4294967293）
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比较
(4294967293 > 0)结果为真
为什么会出现这种情况
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无符号整数没有负数的概念，当减法结果为"负"时，会回绕到最大的无符号整数
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这是C语言中常见的安全隐患，称为"无符号整数回绕"(unsigned integer wrap-around)
补码计算详细解释
在计算机中，负数用补码表示，减法实际上是加负数的补码：
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计算 -6 的补码：
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6 的二进制:
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0110 -
取反:
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1001 -
加1:
1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010(这就是-6的补码)
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计算 3 + (-6):
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011 (3) + 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1010 (-6) -----------------------------------------1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1101 (结果)
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如果解释为有符号整数，这是-3
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但作为无符号整数，这是4294967293
三、strlen 的模拟实现
方法1：计数器方式
#include <assert.h>
#include <stdio.h>int my_strlen(const char* str)
{int count = 0;assert(str != NULL); // 确保指针非空while (*str != '\0'){count++;str++;}return count;
}int main()
{const char* str1 = "abcdef";const char* str2 = "bbb";printf("%zu\n", my_strlen(str1));printf("%zu\n", my_strlen(str2));return 0;
}
方法2：递归方式（不创建临时变量）
#include <assert.h>
#include <stdio.h>int my_strlen(const char* str)
{assert(str != NULL);if (*str == '\0')return 0;elsereturn 1 + my_strlen(str + 1);
}int main()
{const char* str1 = "abcdef";const char* str2 = "bbb";printf("%zu\n", my_strlen(str1));printf("%zu\n", my_strlen(str2));return 0;
}先拆分（递推），再回归（返回）：（忘记了的话可以先回顾递归那一章节的知识点）
方法3：指针相减方式
#include <assert.h>
#include <stdio.h>int my_strlen(const char* str)
{assert(str != NULL);const char* p = str; // 使用const保持一致性while (*p != '\0')p++;return p - str; // 指针相减得到元素个数
}int main()
{const char* str1 = "abcdef";const char* str2 = "bbb";printf("%zu\n", my_strlen(str1));printf("%zu\n", my_strlen(str2));return 0;
}
四、实际应用建议
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安全性：在实际项目中，应考虑添加参数检查（如使用assert）
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const修饰：使用const修饰指针参数可以防止意外修改字符串内容
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性能考虑：指针相减的方式通常效率最高，递归方式最不推荐在实际项目中使用
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边界情况：处理空字符串("")时应返回0，处理NULL指针时应进行错误处理
这些实现方式展示了C语言中字符串操作的多种思路，理解它们有助于深入掌握指针和字符串处理的核心概念。