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ctype.h和ctype.c在Linux中的实现方式与编码艺术

2015-12-07 20:24 513 查看
在C语言中，有这样几个函数：

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int
isalnum
(c) 
//检查c是否是字母或数字

int
isalpha
(c) 
//检查c是否是字母

int
iscntrl
(c) 
// 检查c是否控制字符(其ASCII码在0和0x1F之间,数值为 0-31)

int
isdigit
(c) 
//检测是否是数字

int
isgraph
(c) 
//检查c是否可显示字符(其ASCII码在ox21到ox7E之间),不包括空格

int
islower
(c)

int

isprint(c) 
//检查c是否是可打印字符(包括空格),其ASCII码在ox20到ox7E之间

int

ispunct(c)
//检查c是否是标点字符(不包括空格),即除字母,数字和空格以外的所有可打印字符

int
isspace
(c) 
//检查c是否是空格符和跳格符(控制字符)或换行符

int
isupper
(c)

int
isxdigit
(c) 
//检查c是否是一个16进制数学字符(即0-9,或A-F,或a-f)


一般人的实现方法是用宏定义的方法来实现这写函数，比如对于int isdigit()函数：

?
1
#define isdigit(c)((c)>=’0’&&(c)<=’9’)


这样定义使函数简洁，使用宏定义省掉了函数调用的开销，提高了效率。
我们来看看linux系统下是如何实现的：

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#define _U  0x01    /* upper */

#define _L  0x02    /* lower */

#define _D  0x04    /* digit */

#define _C  0x08    /* cntrl */

#define _P  0x10    /* punct */

#define _S  0x20    /* white space (space/lf/tab) */

#define _X  0x40    /* hex digit */

#define _SP 0x80    /* hard space (0x20) */

 
extern

unsigned
char

_ctype[];

extern

char
_ctmp;

 
#define isdigit(c)((_ctype+1)[c]&(_D))

 
unsigned
char

_ctype[] = {0x00,        
/* EOF */

_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,           

/* 0-7 */

_C,_C|_S,_C|_S,_C|_S,_C|_S,_C|_S,_C,_C,    
/* 8-15 */

_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,           

/* 16-23 */

_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,_C,           

/* 24-31 */

_S|_SP,_P,_P,_P,_P,_P,_P,_P,           
/* 32-39 */

_P,_P,_P,_P,_P,_P,_P,_P,           

/* 40-47 */

_D,_D,_D,_D,_D,_D,_D,_D,           

/* 48-55 */

_D,_D,_P,_P,_P,_P,_P,_P,           

/* 56-63 */

_P,_U|_X,_U|_X,_U|_X,_U|_X,_U|_X,_U|_X,_U, 
/* 64-71 */

_U,_U,_U,_U,_U,_U,_U,_U,           

/* 72-79 */

_U,_U,_U,_U,_U,_U,_U,_U,           

/* 80-87 */

_U,_U,_U,_P,_P,_P,_P,_P,           

/* 88-95 */

_P,_L|_X,_L|_X,_L|_X,_L|_X,_L|_X,_L|_X,_L, 
/* 96-103 */

_L,_L,_L,_L,_L,_L,_L,_L,           

/* 104-111 */

_L,_L,_L,_L,_L,_L,_L,_L,           

/* 112-119 */

_L,_L,_L,_P,_P,_P,_P,_C,           

/* 120-127 */

0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,       
/* 128-143 */

0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,       
/* 144-159 */

0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,       
/* 160-175 */

0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,       
/* 176-191 */

0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,       
/* 192-207 */

0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,       
/* 208-223 */

0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,       
/* 224-239 */

0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0};      
/* 240-255 */


    这种方法是用映射的方法，将 ASCII 码值映射到 _ctype 数组中的每一项。例如 字符‘0’~‘9’对应的ASCII码为48~57，映射到上面的_ctype数组相应的位置全是_D，_D&_D为真，这样就能判断出参数c的值是不是数字字符。
另外我在这里时对于#define isdigit(c)((_ctype+1)[c]&(_D)) 函数中为什么有_ctype+1不了解，这里若_ctype+1则指向数组的第二个元素_C，为什么要这样呢？
这是因为linux大师们在定义字符时把EOF也定义进去了，而EOF的值为0，多定义了这个元素，而且把他定义在第一位，所以要跳过这一位而从第一个元素开始。还有就是NULL/0其实也是一个控制字符，所以在int
iscntrl(c)函数中如果传进实参为NULL，返回值是1的。
我在VS2008里进行试验，其代码为：

?
1
2
char
word[]=
"chengdu"
;

printf
(
"%c"
,(word+1)[1]);


     结果显示为“e”。也就是说，（word+1）作为一个指针指向word字符串的第二个值。或者说，在数组中，数组名其实就是一个指针，其验证方法如下：

?
1
2
char
word[]=
"chengdu"
;

printf
(
"%c"
,*(word+1));


显示结果为“h”。
        Linux中这几个函数典型的运用了空间换时间的办法，其精华之处在于，对不同种类的字符进行了分类，并使用唯一的二进制来进行标识。这些用法相信一般的人是想不出来的，而这也正体现出大师们的大师之处。看来有时间还是要多看linux内核的代码，从中领悟出大师们的编码艺术思想。
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