C++面试八股文：如何实现一个strncpy函数？

某日二师兄参加XXX科技公司的C++工程师开发岗位第31面：

面试官：strcpy函数使用过吧？
二师兄：用过。
面试官：这个函数有什么作用？
二师兄：主要用做字符串复制，将于字符从一个位置复制到另一个位置。
面试官：strncpy函数也使用过吧，和strcpy有何不同？
二师兄：strncpy多了一个size_t的参数，用于避免缓冲区溢出。
面试官：能否实现一个strncpy函数？
二师兄：好的。

1. void strncpy(char *dest, char *src, size_t n)
2. {
3.     for (size_t i = 0; i < n; i++)
4.     {
5.         *(dest + i) = *(src + i);
6.     }
7. }

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面试官：额。。如果strlen(src) < n会发生什么？
二师兄：嗯。。那要做个判断。。

1. void strncpy(char *dest, char *src, size_t n)
2. {
3.     size_t len = strlen(src) > n ? n : strlen(src);
4.     for (size_t i = 0; i < len; i++)
5.     {
6.         *(dest + i) = *(src + i);
7.     }
8. }

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面试官：如果strlen(dest) < n呢？
二师兄：因为n是程序员传入进来的，且无法知晓dest的长度，所以这个n要程序员保证它的正确性。
面试官：有没有更简洁的写法？比如利用指针的自增？
二师兄：让我想想。。

1. void strncpy(char *dest, char *src, size_t n)
2. {
3.     while(n-- && (*dest++ = *src++));
4. }

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面试官：如果用户传入的src是字符串常量，会发生什么？
二师兄：额。。。让我想想。。明白了，要在src前加上const修饰符：

1. void strncpy(char *dest, const char *src, size_t n)
2. {
3.     while(n-- && (*dest++ = *src++));
4. }

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面试官：有一些操作需要strcpy嵌套strcpy，如果要实现这个功能，需要做哪些修改？
二师兄：你说的是strncpy(strncpy(...)...)这种操作吗？
面试官：是的。
二师兄：那么需要返回dest地址：

1. char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n)
2. {
3.     char *ret = dest;
4.     while (n-- && (*dest++ = *src++));
5.     return ret;
6. }

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面试官：如果src和dest的内存地址有重叠，会发生什么？
二师兄：这要分为两种情况，第一种情况：dest < src < dest+n：

二师兄：此时并不需要特殊的处理，拷贝完成后，整个字符串是这样的：

<blockquote>二师兄：虽然src被覆写了，但是dest的内容是正确的。

二师兄：第二种情况，src < dest  n ? n :strlen(src);    if(src < dest && dest < src + len)  //需要从尾部开始拷贝    {        const char* s = src + len - 1;        char* d = dest + len - 1;        while(len --) *d-- = *s--;        return ret;    }    while (n-- && (*dest++ = *src++));    return ret;}[/code]

面试官：嗯。有没有什么办法对以上的代码做一些性能上的优化？
二师兄：可以使用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每次可以复制超过一个字节的内容，当数据量大的时候，效率会有明显的提升。
面试官：写过SIMD相关的代码吗？
二师兄：只是听说过，没有用过。
面试官：好的，今天就到这里，请回去等通知吧。

什么是SIMD？SIMD真的能够提升效率吗？
SIMD是一种常见的并行计算技术，一条指令可以同时处理多个数据，所以它可以减少指令的数量，从而提高处理速度。
在X86_64架构下，SIMD的指令集主要包括MMX、SSE、AVX。
下面代码演示如果使用SIMD技术加速大容量字符串的拷贝：

1. char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n)
2. {
3.     char *ret = dest;
4.     size_t len = strlen(src) > n ? n :strlen(src);
5.     if(src < dest && dest < src + len)  //需要从尾部开始拷贝
6.     {
7.         const char* s = src + len - 1;
8.         char* d = dest + len - 1;
9.         while(len --) *d-- = *s--;
10.         return ret;
11.     }
12.     while (n-- && (*dest++ = *src++));
13.     return ret;
14. }

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今天的面试到这里就结束了，感谢大家的耐心~

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