关于c++:C面试八股文如何实现一个strncpy函数

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某日二师兄加入 XXX 科技公司的 C ++ 工程师开发岗位第 31 面：

面试官：strcpy函数应用过吧？

二师兄：用过。

面试官：这个函数有什么作用？

二师兄：次要用做字符串复制，将于字符从一个地位复制到另一个地位。

面试官：strncpy函数也应用过吧，和 strcpy 有何不同？

二师兄：strncpy多了一个 size_t 的参数，用于防止缓冲区溢出。

面试官：是否实现一个 strncpy 函数？

二师兄：好的。

void strncpy(char *dest, char *src, size_t n)
{for (size_t i = 0; i < n; i++)
    {*(dest + i) = *(src + i);
    }
}

面试官：额。。如果 strlen(src) < n 会产生什么？

二师兄：嗯。。那要做个判断。。

void strncpy(char *dest, char *src, size_t n)
{size_t len = strlen(src) > n ? n : strlen(src);
    for (size_t i = 0; i < len; i++)
    {*(dest + i) = *(src + i);
    }
}

面试官：如果 strlen(dest) < n 呢？

二师兄：因为 n 是程序员传入进来的，且无奈通晓 dest 的长度，所以这个 n 要程序员保障它的正确性。

面试官：有没有更简洁的写法？比方利用指针的自增？

二师兄：让我想想。。

void strncpy(char *dest, char *src, size_t n)
{while(n-- && (*dest++ = *src++));
}

面试官：如果用户传入的 src 是字符串常量，会产生什么？

二师兄：额。。。让我想想。。明确了，要在 src 前加上 const 修饰符：

void strncpy(char *dest, const char *src, size_t n)
{while(n-- && (*dest++ = *src++));
}

面试官：有一些操作须要 strcpy 嵌套strcpy，如果要实现这个性能，须要做哪些批改？

二师兄：你说的是 strncpy(strncpy(...)...) 这种操作吗？

面试官：是的。

二师兄：那么须要返回 dest 地址：

char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n)
{
    char *ret = dest;
    while (n-- && (*dest++ = *src++));
    return ret;
}

面试官：如果 src 和dest的内存地址有重叠，会产生什么？

二师兄：这要分为两种状况，第一种状况：dest < src < dest+n：

二师兄：此时并不需要非凡的解决，拷贝实现后，整个字符串是这样的：

二师兄：尽管 src 被覆写了，然而 dest 的内容是正确的。

二师兄：第二种状况，src < dest <src+n;

二师兄：如果间接拷贝，后果会变成这样：

二师兄：此时 dest 的内容是谬误的。所以咱们须要对这种状况做非凡解决：

char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n)
{
    char *ret = dest;
    size_t len = strlen(src) > n ? n :strlen(src);
    if(src < dest && dest < src + len)  // 须要从尾部开始拷贝
    {
        const char* s = src + len - 1;
        char* d = dest + len - 1;
        while(len --) *d-- = *s--;
        return ret;
    }
    while (n-- && (*dest++ = *src++));
    return ret;
}

面试官：嗯。有没有什么方法对以上的代码做一些性能上的优化？

二师兄：能够应用 SIMD（Single Instruction Multiple Data） 指令对 strncpy 函数做一些优化。*dest++ = *src++每次只能复制一个字节的内容，而 SIMD 每次能够复制超过一个字节的内容，当数据量大的时候，效率会有显著的晋升。

面试官：写过 SIMD 相干的代码吗？

二师兄：只是据说过，没有用过。

面试官：好的，明天就到这里，请回去等告诉吧。

什么是 SIMD？SIMD 真的可能晋升效率吗？

SIMD是一种常见的并行计算技术，一条指令能够同时解决多个数据，所以它能够缩小指令的数量，从而进步处理速度。

在 X86_64 架构下，SIMD的指令集次要包含MMX、SSE、AVX。

上面代码演示如果应用 SIMD 技术减速大容量字符串的拷贝：

#include <emmintrin.h>
void strncpy_simd(char *dest, const char *src, size_t n)
{size_t len = strlen(src) > n ? n : strlen(src);
    __m128i *d = (__m128i *)dest;
    const __m128i *s = (const __m128i *)src;
    while (len >= sizeof(__m128i))
    {_mm_storeu_si128(d++, _mm_loadu_si128(s++));
        len -= sizeof(__m128i);
    }
    char *dc = (char *)d;
    const char *sc = (const char *)s;

    while (len--)
    {*dc++ = *sc++;}
}

明天的面试到这里就完结了，感激大家的急躁~