C/C++ 内存与字符串操作函数详解
一、C 语言标准库函数（<string.h>/ C++ 中<cstring>）
所有函数均为字节级裸指针操作，字符串默认以'\0'作为结束标志。
1. 内存操作函数（mem- 前缀 = memory 内存）
这类函数不关心内存中的数据类型，按字节数操作连续内存块。
memcpy（memory copy，内存拷贝）
原型：void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);
从 src 地址拷贝 n 个字节到 dest 地址。不处理内存重叠，若源和目标区域重叠，行为未定义，重叠场景必须使用 memmove。memmove（memory move，内存移动）
原型：void *memmove(void *dest, const void *src, size_t n);
功能同 memcpy，但支持内存区域重叠，内部通过临时缓存保证拷贝正确性，是实现字符串中间删除的核心函数。memset（memory set，内存填充）
原型：void *memset(void *s, int c, size_t n);
将 s 指向的前 n 个字节全部赋值为字符 c。常用于内存清零、字符串清空，仅对 char 类型赋值任意值安全，不可用于给 int、结构体等非字节类型赋值非 0 值。memcmp（memory compare，内存比较）
原型：int memcmp(const void *s1, const void *s2, size_t n);
按字节逐位比较前 n 个字节，返回值小于 0 表示 s1 更小，等于 0 表示完全相同，大于 0 表示 s1 更大。memchr（memory character，内存字符查找）
原型：void *memchr(const void *s, int c, size_t n);
在前 n 个字节中查找字符 c 第一次出现的地址，找到返回对应指针，未找到返回 NULL。
2. 字符串操作函数（str- 前缀 = string 字符串）
所有字符串函数都依赖结尾的'\0'判断边界，操作前必须保证字符串合法结束。
（1）拷贝与赋值
strcpy（string copy，字符串拷贝）
原型：char *strcpy(char *dest, const char *src);
将 src 完整拷贝到 dest，包含结尾的'\0'。不检查 dest 容量，存在缓冲区溢出风险。strncpy（string n copy，受限长度字符串拷贝）
原型：char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n);
最多拷贝 n 个字符。注意：若 src 长度 ≥ n，拷贝后不会自动追加'\0'，需手动补全；若 src 更短，剩余位置自动用'\0'填充。strdup（string duplicate，字符串复制）
原型：char *strdup(const char *s);
内部调用 malloc 分配堆内存并拷贝字符串，返回新字符串的首地址。使用后必须手动 free 释放，否则会造成内存泄漏。
（2）拼接追加
strcat（string concatenate，字符串拼接）
原型：char *strcat(char *dest, const char *src);
将 src 拼接到 dest 尾部，覆盖原结尾的'\0'并保留新的结束符。同样存在缓冲区溢出风险。strncat（string n concatenate，受限长度字符串拼接）
原型：char *strncat(char *dest, const char *src, size_t n);
最多拼接 n 个字符，且会自动在末尾追加'\0'，比 strcat 更安全。
（3）字符串比较
strcmp（string compare，字符串比较）
原型：int strcmp(const char *s1, const char *s2);
按 ASCII 字典序逐字符比较，返回值正负零分别表示 s1 小于、等于、大于 s2。strncmp（string n compare，受限长度字符串比较）
原型：int strncmp(const char *s1, const char *s2, size_t n);
仅比较前 n 个字符，超出长度的部分不参与比较。
（4）查找与定位
strchr（string character，正向字符查找）
原型：char *strchr(const char *s, int c);
正向查找字符 c 在字符串中第一次出现的地址，未找到返回 NULL。strrchr（string reverse character，反向字符查找）
原型：char *strrchr(const char *s, int c);
反向查找字符 c 最后一次出现的地址，r 代表 reverse（反向）。strstr（string string，子串查找）
原型：char *strstr(const char *haystack, const char *needle);
在主串 haystack 中查找子串 needle 第一次出现的起始地址，未找到返回 NULL。strspn（string span，前缀匹配长度）
原型：size_t strspn(const char *s, const char *accept);
返回字符串 s 开头连续包含 accept 字符集的字符个数，span 表示 “跨度、范围”。strcspn（string complement span，前缀不匹配长度）
原型：size_t strcspn(const char *s, const char *reject);
返回字符串 s 开头连续不包含 reject 字符集的字符个数，c 代表 complement（补集）。
（5）长度与分割
strlen（string length，字符串长度）
原型：size_t strlen(const char *s);
返回字符串的字符个数，不包含结尾的'\0'。strtok（string token，字符串分割）
原型：char *strtok(char *str, const char *delim);
按分隔符 delim 分割字符串，首次调用传原串，后续传 NULL 继续分割。会修改原字符串，且不可重入、线程不安全；可重入版本为strtok_r（string token reentrant，可重入字符串分割），安全版本为strtok_s（string token safe，安全字符串分割）。
（6）清空与删除（核心补充）
C 标准库没有提供名为 strdelete 的专属删除函数，字符串删除、清空均通过已有内存 / 字符串函数间接实现：
整串清空
用
strcpy(dest, "")：写入空字符串，仅修改首字节为'\0'，效率最高。用
memset(dest, 0, len)：将整片内存清零，适合需要彻底清空数据的场景。
删除指定位置的字符 / 子串
核心使用memmove实现：将删除位置后方的字符整体前移，覆盖被删除的内容，自动保留结尾的'\0'。
示例：删除字符串 s 中第 pos 位开始的 len 个字符memmove(s+pos,s+pos+len,strlen(s+pos+len)+1);必须使用 memmove 而非 memcpy，因为前移时源和目标内存区域重叠。
二、C++ 内存与字符串操作
C++ 完全兼容 C 语言的所有库函数，同时提供了面向对象的字符串类和更安全的内存管理机制。
1. 内存操作
（1）原生内存管理操作符
new / new[]：分配堆内存 + 自动调用对象构造函数，new 对应单个对象，new [] 对应对象数组。
delete / delete[]：调用对象析构函数 + 释放堆内存，必须与 new /new [] 配对使用，不可混用。
（2）标准库算法（<algorithm>）
替代 C 语言的 mem 系列函数，适用于非平凡对象（有构造 / 析构函数的类对象），保证类型安全：
std::copy（standard copy，区间拷贝）：将指定区间的元素拷贝到目标位置，对应 C 语言的 memcpy，但支持对象的拷贝构造。
std::fill（standard fill，区间填充）：将指定区间的所有元素赋值为指定值，对应 C 语言的 memset，但类型安全，可用于任意类型。
（3）底层内存工具（<memory>）
- std::uninitialized_copy：在未初始化的内存上构造并拷贝对象，多用于容器底层实现，日常开发较少直接使用。
2. 字符串操作：std::string（<string>）
std::string自动管理内存、动态扩容，无需手动处理'\0'，提供了完整的增删改查接口。
（1）构造与赋值
默认构造：
std::string s;生成空字符串C 串构造：
std::string s("hello");用 C 风格字符串初始化重复字符构造：
std::string s(5, 'a');生成 5 个 ‘a’ 的字符串拷贝构造：
std::string s2(s1);复制另一个字符串assign（赋值）成员函数：支持按位置、长度截取赋值，用法灵活。
（2）拼接与追加
+=运算符重载：直接追加字符串、字符、C 风格字符串append（追加）成员函数：支持多种重载，可追加子串、重复字符等
push_back（尾部压入）：追加单个字符
（3）长度与容量
size() / length()：返回字符串字符个数，二者功能完全等价
empty()：判断字符串是否为空
capacity()：返回当前已分配的内存容量
reserve()：预分配内存容量，减少扩容开销
resize()：调整字符串长度，超出截断，不足则填充指定字符
（4）字符访问
operator[]：下标访问，越界行为未定义，性能更高at()：下标访问，越界时抛出
std::out_of_range异常，更安全front() / back()：访问首尾字符（C++11）
c_str()：返回以
'\0'结尾的const char*指针，用于兼容 C 语言接口
（5）查找、修改与删除（补充完整删除接口）
所有查找函数返回size_t类型的下标，未找到时返回std::string::npos。
查找类
find()：正向查找子串或字符第一次出现的位置
rfind()：反向查找子串或字符最后一次出现的位置
find_first_of()：查找字符集中任意字符第一次出现的位置
find_last_of()：查找字符集中任意字符最后一次出现的位置
修改与删除类
substr（sub string，截取子串）：返回指定位置、长度的子串，不修改原字符串
replace（替换）：替换指定区间的内容为新字符串
insert（插入）：在指定位置插入字符或字符串
erase（擦除 / 删除）：专属删除函数，支持三种重载：
删除指定位置开始的指定长度：
s.erase(pos, len);删除迭代器指向的单个字符：
s.erase(iter);删除迭代器区间内的所有字符：
s.erase(begin_iter, end_iter);
pop_back（尾部弹出）：删除最后一个字符（C++11）
clear（清空）：删除所有字符，将字符串置为空，等价于
s.erase()
（6）C++17 扩展：std::string_view
只读字符串视图，不持有内存，仅记录指针和长度，用于高效传递字符串，避免无意义的内存拷贝。
关键注意事项
安全优先：C 语言的 strcpy、strcat 无边界检查，生产环境优先使用带长度限制的 strncpy、strncat，或直接使用 C++ 的 std::string。
strncpy 陷阱：源串长度 ≥ 限制长度时，不会自动补
'\0'，必须手动设置结束符。重叠内存操作：内存区域重叠时，拷贝必须使用 memmove，不能用 memcpy。
指针失效：std::string 调用 c_str () 返回的指针，在字符串修改、扩容、析构后会立即失效，不可继续使用。
npos 类型：std::string::npos 是无符号 size_t 类型，不要用有符号 int 变量与其比较，避免溢出导致逻辑错误。
