strlen() Bug

C语言strlen()以NUL作为字符串结束标记,自定义一个字符串长度统计函数消除这个Bug

我们知道,字符串长度统计函数 strlen() 以NUL作为字符串结束标记,但是很不幸的是,有时候字符串并不以NUL结束,例如:
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  1. char strA[5] = {'1', '2', '3', '4', '5'};
char strA[5] = {'1', '2', '3', '4', '5'};
这个时候使用 strlen() 函数会出现莫名其妙的结果,因为 strlen() 会一直统计内存中的字符,直到遇到NUL,而什么时候遇到是不可预知的。

请大家编写一个安全的字符串长度统计函数,即使字符串未以NUL结尾,也不会出错。

注意:你需要向自定义函数传递一个参数,它的值就是字符串缓冲区的长度。
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  1. #include <stdio.h>
  2. #include <string.h>
  3. #include <stddef.h>
  4.  
  5. /**
  6. * @function 安全的字符串长度函数
  7. *
  8. * @param string 要计算长度的字符串
  9. * @param size 字符串缓冲区长度
  10. **/
  11. size_t my_strlen( char const *string, size_t size ){
  12. register size_t length;
  13.  
  14. // 统计范围不超过 size
  15. for ( length = 0; length < size; length++ )
  16. if( *string++ == '\0')
  17. break;
  18.  
  19. return length;
  20. }
  21.  
  22. int main(){
  23. char strA[5] = {'1', '2', '3', '4', '5'},
  24. strB[10] = "123456789";
  25.  
  26. // 对比 strlen() 和 my_strlen() 的结果
  27. printf("The length of strA is %d -- By strlen()\n", strlen(strA) );
  28. printf("The length of strA is %d -- By my_strlen()\n", my_strlen(strA, 5) );
  29. printf("The length of strB is %d -- By strlen()\n", strlen(strB) );
  30. printf("The length of strB is %d -- By my_strlen()\n", my_strlen(strB, 10) );
  31.  
  32. return 0;
  33. }
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stddef.h>/*** @function 安全的字符串长度函数* * @param  string  要计算长度的字符串* @param  size  字符串缓冲区长度
**/
size_t my_strlen( char const *string, size_t size ){register size_t length;// 统计范围不超过 sizefor ( length = 0; length < size; length++ )if( *string++ == '\0')break;return length;
}int main(){char strA[5] = {'1', '2', '3', '4', '5'},strB[10] = "123456789";// 对比 strlen() 和 my_strlen() 的结果printf("The length of strA is %d -- By strlen()\n", strlen(strA) );printf("The length of strA is %d -- By my_strlen()\n", my_strlen(strA, 5) );printf("The length of strB is %d -- By strlen()\n", strlen(strB) );printf("The length of strB is %d -- By my_strlen()\n", my_strlen(strB, 10) );return 0;
}
运行结果:
The length of strA is 17 -- By strlen()
The length of strA is 5 -- By my_strlen()
The length of strB is 9 -- By strlen()
The length of strB is 9 -- By my_strlen()
注意:17 明显超出了字符数组范围。

C语言实现动态数组,克服静态数组大小固定的缺陷

C语言中,数组长度必须在创建数组时指定,并且只能是一个常数,不能是变量。一旦定义了一个数组,系统将为它分配一个固定大小的空间,以后不能改变,称为静态数组。但在编程过程中,有时我们所需的内存空间无法预先确定,对于这个问题,用静态数组的办法很难解决。

动态数组是相对于静态数组而言。静态数组的长度是预先定义好的,在整个程序中,一旦给定大小后就无法改变。而动态数组则不然,它可以随程序需要而重新指定大小。动态数组的内存空间是从堆(heap)上分配(即动态分配)的。是通过执行代码而为其分配存储空间。当程序执行到这些语句时,才为其分配。程序员自己负责释放内存。

那么,如何创建动态数组,按照需要设置数组大小呢?

下面是一个创建动态数组的例子:
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  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3.  
  4. int main(){
  5. int arrLen; // 数组长度
  6. int *array; // 数组指针
  7. int i; // 数组下标
  8.  
  9. printf("输入数组长度:");
  10. scanf("%d", &arrLen);
  11. // 动态分配内存空间,如果失败就退出程序
  12. array = (int*)malloc( arrLen*sizeof(int) );
  13. if(!array){
  14. printf("创建数组失败!\n");
  15. exit(1);
  16. }
  17. // 向内存中写入数据
  18. for(i=0; i<arrLen; i++){
  19. array[i] = i+1;
  20. }
  21. // 循环输出数组元素
  22. for(i=0; i<arrLen; i++){
  23. printf("%d ", array[i]);
  24. }
  25. printf("\n");
  26. free(array);
  27. system("pause");
  28. return 0;
  29. }
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main(){int arrLen;  // 数组长度int *array;  // 数组指针int i;  // 数组下标printf("输入数组长度:");scanf("%d", &arrLen);// 动态分配内存空间,如果失败就退出程序array = (int*)malloc( arrLen*sizeof(int) );if(!array){printf("创建数组失败!\n");exit(1); }// 向内存中写入数据for(i=0; i<arrLen; i++){array[i] = i+1;}// 循环输出数组元素for(i=0; i<arrLen; i++){printf("%d  ", array[i]);}printf("\n");free(array); system("pause");return 0;
}
运行结果:
输入数组长度:10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
请按任意键继续. . .

malloc()函数

这里重点说明的是malloc()函数,这是一个非常重要和常用的函数。

malloc() 用来动态分配指定大小的内存空间,以字节计,其原型为:
   void *malloc( size_t size );
size_t 是一种自定义数据类型,在 stddef.h 头文件中定义为:
   typedef unsigned int size_t;  // 无符号整型

malloc()返回值类型为 void *,这并不是说该函数调用后无返回值,而是返回一个内存结点的地址,该地址的类型为void(无类型或类型不确定),即一段存储区的首址,其具体类型无法确定,只有使用时根据各个域值数据再确定。可以用强制转换的方法将其转换为别的类型。例如:
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  1. double*pd=NULL;
  2. pd=(double*)malloc(10*sizeof(double));
double*pd=NULL;
pd=(double*)malloc(10*sizeof(double));
表示将向系统申请10个连续的double类型的存储空间,并用指针pd指向这个连续的空间的首地址。并且用(double)对malloc()的返回类型进行转换,以便把double类型数据的地址赋值给指针pd。

sizeof

上面的代码中,array = (int*)malloc( arrLen*sizeof(int) ); 用来分配arrLen*sizeof(int)个字节的内存空间,并将返回的指针强制转换为int。这里注意,int 类型的长度在不同平台下可能不同,不要把int的长度指定为2或4,要用sizeof()来计算int的长度,以更好的跨平台。

使用内存中的数据

上面的代码中,我们通过下标(array[i])来引用数组元素,这个静态数组没有什么区别。另外还可以通过指针来引用数组元素,对上面的程序稍作修改:
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  1. #include <stdio.h>
  2. #include <stdlib.h>
  3.  
  4. int main(){
  5. int arrLen; // 数组长度
  6. int *array; // 数组指针
  7. int *arrayCopy; // 数组指针副本
  8. int i; // 数组下标
  9.  
  10. printf("输入数组长度:");
  11. scanf("%d", &arrLen);
  12. // 动态分配内存空间,如果失败就退出程序
  13. arrayCopy = array = (int*)malloc( arrLen*sizeof(int) );
  14. if(!array){
  15. printf("创建数组失败!\n");
  16. exit(1);
  17. }
  18. // 向内存中写入数据
  19. for(i=0; i<arrLen; i++){
  20. *arrayCopy++ = i+1;
  21. }
  22. // 循环输出数组元素
  23. arrayCopy = array;
  24. for(i=0; i<arrLen; i++){
  25. printf("%d ", *arrayCopy++);
  26. }
  27. printf("\n");
  28. free(array);
  29. system("pause");
  30. return 0;
  31. }
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main(){int arrLen;  // 数组长度int *array;  // 数组指针int *arrayCopy;  // 数组指针副本 int i;  // 数组下标printf("输入数组长度:");scanf("%d", &arrLen);// 动态分配内存空间,如果失败就退出程序arrayCopy = array = (int*)malloc( arrLen*sizeof(int) );if(!array){printf("创建数组失败!\n");exit(1); }// 向内存中写入数据 for(i=0; i<arrLen; i++){*arrayCopy++ = i+1;}// 循环输出数组元素arrayCopy = array;for(i=0; i<arrLen; i++){printf("%d  ", *arrayCopy++);}printf("\n");free(array); system("pause");return 0;
}
可以发现,我们必须另外定义一个指针变量 arrayCopy,用来指向具体的数组元素。数组赋值完成后,要将 arrayCopy 重置到数组首地址,以便后面循环输出。

这里注意:free() 函数必须释放整块内存,不能只释放一部分,或者释放不存在的内存空间,否则程序会出错。所以,要多定义一个变量 arrayCopy,不断改变它的值,以指向不同的数组元素。这样可以保证 array 变量的值不变,始终指向内存首地址,用于free()整块内存。

例如,如果改变了 array 的值,使其指向第5个数组元素,那在free(array)时只释放掉了后半部分内存,而没有释放掉前半部分内存,这将引起程序错误。

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