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本文将通过手动实现C标准库 <string.h> 中的常用函数，深入理解字符串处理的底层原理。

当然，我们只是简单实现。glibc中的工业级实现肯定要复杂得多。

计算字符串长度

介绍 - strlen

在标准库<string.h>中，strlen()函数可以用于计算字符串长度（不包括结尾的\0）。

标准库原型如下:

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size_t strlen(const char *str);

手动实现 strlen

方法一: 计数器遍历

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#include <stddef.h>

size_t my_strlen(const char *str) {
    size_t len = 0;

    while (str[len] != '\0') {
        len++;
    }

    return len;
}

方法二: 指针减法（高效）

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size_t my_strlen2(const char *str) {
    const char *start = str;
    
    // 移动指针到字符串末尾
    while (*str) {
        str++;
    }
    
    // 指针相减得到元素个数
    return str - start;
}

方法三：递归实现（不推荐，仅作演示）

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size_t my_strlen3(const char *str) {
    if (*str == '\0') {
        return 0;
    }
    return 1 + my_strlen3(str + 1);
}

方法四：性能优化版本（一次处理4字节）

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// 使用位运算的优化版本
size_t my_strlen_fast(const char *str) {
    const char *ptr = str;
    
    // 对齐到4字节边界
    while (((uintptr_t)ptr & 3) && *ptr) {
        ptr++;
    }
    
    if (*ptr == '\0') return ptr - str;
    
    // 一次检查4字节
    const uint32_t *word_ptr = (const uint32_t *)ptr;
    uint32_t word;
    
    while (1) {
        word = *word_ptr++;
        if ((word & 0xFF000000) == 0 ||
            (word & 0x00FF0000) == 0 ||
            (word & 0x0000FF00) == 0 ||
            (word & 0x000000FF) == 0) {
            break;
        }
    }
    
    // 找到具体位置
    ptr = (const char *)(word_ptr - 1);
    while (*ptr) ptr++;
    
    return ptr - str;
}

性能对比

实现方式 时间复杂度 适用场景
计数器遍历 O(n) 通用，简单明了
指针减法 O(n) 略微高效
递归实现 O(n)，但栈溢出风险 仅用于理解递归
一次4字节 O(n/4) 长字符串优化