Реализация библиотеки string.h с дополнениями.
- Preamble
- Chapter I
1.1. Introduction - Chapter II
2.1. Information - Chapter III
3.1. Part 1
3.2. Part 2
3.3. Part 3
3.4. Part 4
3.5. Part 5
1942 год, поздний вечер, Блетчли-парк, рабочий стол Алана Тьюринга. Уже почти год группа умнейших математиков, лингвистов и любителей кроссвордов пытается решить сложнейшую задачку - расшифровать немецкую шифровальную машину «Энигма», коды для которой меняются каждый день, а количество возможных комбинаций примерно равно двум в 64 степени. Группе часто приходилось придумывать различные алгоритмы, и для удобства коммуникации и ведения протоколов был разработан специальный набор ключевых слов и синтаксис их использования, в точности похожий на хорошо известный в нашей вселенной язык Си. Бывают же совпадения, скажите! Одно неудобство было у работников Блетчли-парка - всю описанную этим языком последовательность
действий приходилось держать в голове.
Проходя мимо стола Тьюринга, вы замечаете листок с надписью: «Для обработки букв, знаков препинания, слов и предложений».
- Что это, Алан? - обратились вы к задумчивому молодому человеку у окна.
-- Это функции, которые упростят нам жизнь! Ты же знаешь, расшифровать Энигму методом грубого перебора..скорее уж я женюсь на Джоан, чем у нас это получится. Поэтому, кажется мне, нам необходимо продолжить анализировать тексты, искать закономерности, совпадения. А для этого придется придумывать и описывать различные алгоритмы, связанные с обработкой этого самого текста. Поэтому нам необходим ряд функций, которые помогут это делать. Их придумыванием я сейчас и занимаюсь.
- А придумываешь на нашем новом унифицированном средстве описания алгоритмов?
-- Да, именно на нем и придумываю. Где же ещё нам могут пригодиться эти функции? - сказав это Тьюринг посмотрел на вас, как на недалёкого. Вы это поняли и решили блеснуть своей подкованностью в вопросе:
- Знаешь, мне кажется это нам действительно необходимо. Я как раз недавно выучил этот, назовем его так, специфический язык передачи алгоритмов.
-- Серьезно? - с некой заинтересованностью спросил Алан.
- Ну да.
Подумав пару секунд, Тьюринг решил, что будет логично доверить эту работу вам:
-- Знаешь, а хочешь сам заняться этим? Собери несколько не очень занятых людей и вперед. А я продолжу работу над своей механической машиной для переборки кодов.
Подумав пару секунд, вы решили, что это отличная идея:
- Да, сделаем все в лучшем виде!
В данном проекте Вам предстоит разработать собственную реализацию библиотеки string.h на языке программирования Си с некоторыми дополнениями (с собственной реализацией функций sprintf и sscanf). Библиотека string.h является основной библиотекой языка Си по обработке строк. В рамках этого проекта предполагается отработка задач на работу со строковыми данными и закрепление структурного подхода.
Язык программирования C содержит набор функций, реализующих операции со строками (символьными строками и строками байтов) в своей стандартной библиотеке. В ней поддерживаются различные операции, такие как копирование, конкатенация, маркировка и поиск. Для символьных строк в стандартной библиотеке существует правило о том, что строки должны заканчиваться терминирующим нуль-символом: строка из n символов представляется в виде массива из n + 1 элементов, последний из которых является символом "NULL".
Единственная поддержка строк собственно в языке программирования С заключается в том, что компилятор преобразует строковые константы в кавычках в строки, заканчивающиеся нулем.
| № | Переменная | Описание |
|---|---|---|
| 1 | size_t | Целочисленный тип без знака, являющийся результатом ключевого слова sizeof. |
| № | Макрос | Описание |
|---|---|---|
| 1 | NULL | Макрос, являющийся значением константы нулевого указателя. |
| № | Функция | Описание |
|---|---|---|
| 1 | void *memchr(const void *str, int c, size_t n) | Выполняет поиск первого вхождения символа c (беззнаковый тип) в первых n байтах строки, на которую указывает аргумент str. |
| 2 | int memcmp(const void *str1, const void *str2, size_t n) | Сравнивает первые n байтов str1 и str2. |
| 3 | void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n) | Копирует n символов из src в dest. |
| 4 | void *memmove(void *dest, const void *src, size_t n) | Еще одна функция для копирования n символов из src в dest. |
| 5 | void *memset(void *str, int c, size_t n) | Копирует символ c (беззнаковый тип) в первые n символов строки, на которую указывает аргумент str. |
| 6 | char *strcat(char *dest, const char *src) | Добавляет строку, на которую указывает src, в конец строки, на которую указывает dest. |
| 7 | char *strncat(char *dest, const char *src, size_t n) | Добавляет строку, на которую указывает src, в конец строки, на которую указывает dest, длиной до n символов. |
| 8 | char *strchr(const char *str, int c) | Выполняет поиск первого вхождения символа c (беззнаковый тип) в строке, на которую указывает аргумент str. |
| 9 | int strcmp(const char *str1, const char *str2) | Сравнивает строку, на которую указывает str1, со строкой, на которую указывает str2. |
| 10 | int strncmp(const char *str1, const char *str2, size_t n) | Сравнивает не более первых n байтов str1 и str2. |
| 11 | char *strcpy(char *dest, const char *src) | Копирует строку, на которую указывает src, в dest. |
| 12 | char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n) | Копирует до n символов из строки, на которую указывает src, в dest. |
| 13 | size_t strcspn(const char *str1, const char *str2) | Вычисляет длину начального сегмента str1, который полностью состоит из символов, не входящих в str2. |
| 14 | char *strerror(int errnum) | Выполняет поиск во внутреннем массиве номера ошибки errnum и возвращает указатель на строку с сообщением об ошибке. Нужно объявить макросы, содержащие массивы сообщений об ошибке для операционных систем mac и linux. Описания ошибок есть в оригинальной библиотеке. Проверка текущей ОС осуществляется с помощью директив. |
| 15 | size_t strlen(const char *str) | Вычисляет длину строки str, не включая завершающий нулевой символ. |
| 16 | char *strpbrk(const char *str1, const char *str2) | Находит первый символ в строке str1, который соответствует любому символу, указанному в str2. |
| 17 | char *strrchr(const char *str, int c) | Выполняет поиск последнего вхождения символа c (беззнаковый тип) в строке, на которую указывает аргумент str. |
| 18 | size_t strspn(const char *str1, const char *str2) | Вычисляет длину начального сегмента str1, который полностью состоит из символов str2. |
| 19 | char *strstr(const char *haystack, const char *needle) | Находит первое вхождение всей строки needle (не включая завершающий нулевой символ), которая появляется в строке haystack. |
| 20 | char *strtok(char *str, const char *delim) | Разбивает строку str на ряд токенов, разделенных delim. |
- int sscanf(const char *str, const char *format, ...) - считывает форматированный ввод из строки.
- int sprintf(char *str, const char *format, ...) - отправляет форматированный вывод в строку, на которую указывает str.
где:
- str − Это С-строка, которую функция обрабатывает в качестве источника для извлечения данных;
- format − это С-строка, содержащая один или несколько следующих элементов: пробельный символ, непробельный символ и спецификаторы формата. Спецификатор формата для печатающих функций следует прототипу: %[флаги][ширина][.точность][длина]спецификатор. Спецификатор формата для сканирующих функций следует прототипу: %[*][ширина][длина]спецификатор.
| № | Спецификатор | Результат sprintf | Результат sscanf |
|---|---|---|---|
| 1 | c | Символ | Символ |
| 2 | d | Знаковое десятичное целое число | Знаковое десятичное целое число |
| 3 | i | Знаковое десятичное целое число | Знаковое целое число (может быть десятичным, восьмеричным или шестнадцатеричным) |
| 4 | e | Научная нотация (мантисса/экспонента) с использованием символа e (вывод чисел должен совпадать с точностью до e-6) | Десятичное число с плавающей точкой или научная нотация (мантисса/экспонента) |
| 5 | E | Научная нотация (мантисса/экспонента) с использованием символа Е | Десятичное число с плавающей точкой или научная нотация (мантисса/экспонента) |
| 6 | f | Десятичное число с плавающей точкой | Десятичное число с плавающей точкой или научная нотация (мантисса/экспонента) |
| 7 | g | Использует кратчайший из представлений десятичного числа | Десятичное число с плавающей точкой или научная нотация (мантисса/экспонента) |
| 8 | G | Использует кратчайший из представлений десятичного числа | Десятичное число с плавающей точкой или научная нотация (мантисса/экспонента) |
| 9 | o | Беззнаковое восьмеричное число | Беззнаковое восьмеричное число |
| 10 | s | Строка символов | Строка символов |
| 11 | u | Беззнаковое десятичное целое число | Беззнаковое десятичное целое число |
| 12 | x | Беззнаковое шестнадцатеричное целое число | Беззнаковое шестнадцатеричное целое число (любые буквы) |
| 13 | X | Беззнаковое шестнадцатеричное целое число (заглавные буквы) | Беззнаковое шестнадцатеричное целое число (любые буквы) |
| 14 | p | Адрес указателя | Адрес указателя |
| 15 | n | Количество символов, напечатанных до появления %n | Количество символов, считанных до появления %n |
| 16 | % | Символ % | Символ % |
| № | Флаг | Описание |
|---|---|---|
| 1 | - | Выравнивание по левому краю в пределах заданной ширины поля; Выравнивание по правому краю используется по умолчанию (см. подспецификатор ширины). |
| 2 | + | Заставляет явно указывать знак плюс или минус (+ или -) даже для положительных чисел. По умолчанию только отрицательным числам предшествует знак "-". |
| 3 | (пробел) | Если знак не будет выведен, перед значением вставляется пробел. |
| 4 | # | При использовании со спецификаторами o, x или X перед числом вставляется 0, 0x или 0X соответственно (для значений, отличных от нуля). При использовании с e, E и f "заставляет" записанный вывод содержать десятичную точку, даже если за ней не последует никаких цифр. По умолчанию, если не следует никаких цифр, десятичная точка не записывается. При использовании с g или G результат такой же, как и с e или E, но конечные нули не удаляются. |
| 5 | 0 | Заполняет число слева нулями (0) вместо пробелов, где указан спецификатор ширины (см. подспецификатор ширины). |
| № | Ширина | Описание |
|---|---|---|
| 1 | (число) | Минимальное количество печатаемых символов. Если выводимое значение короче этого числа, результат дополняется пробелами. Значение не усекается, даже если результат больше. |
| 2 | * | В sprintf знак * значит, что ширина указывается не в строке формата, а в качестве дополнительного аргумента целочисленного значения, предшествующего аргументу, который необходимо отформатировать. В sscanf знак *, помещенный после % и перед спецификатором формата, считывает данные указанного типа, но подавляет их присваивание. |
| № | .точность | Описание |
|---|---|---|
| 1 | .число | Для целочисленных спецификаторов (d, i, o, u, x, X) − точность определяет минимальное количество записываемых цифр. Если записываемое значение короче этого числа, результат дополняется ведущими нулями. Значение не усекается, даже если результат длиннее. Точность 0 означает, что для значения 0 не записывается ни одного символа. Для спецификаторов e, E и f − это количество цифр, которые должны быть напечатаны после десятичной точки. Для спецификаторов g и G − это максимальное количество значащих цифр, которые должны быть напечатаны. Для s − это максимальное количество печатаемых символов. По умолчанию все символы печатаются до тех пор, пока не встретится терминирующий нуль. Для типа с − никак не влияет. Если точность не указана для спецификаторов e, E, f, g и G, то по умолчанию ее значение равно 6. Если точность не указана для остальных спецификаторов, то по умолчанию ее значение равно 1. Если число не указано (нет явного значения точности), то по умолчанию - 0. |
| 2 | .* | Точность указывается не в строке формата, а в качестве дополнительного аргумента целочисленного значения, предшествующего аргументу, который должен быть отформатирован. |
| № | Длина | Описание |
|---|---|---|
| 1 | h | Аргумент интерпретируется как короткое int или короткое int без знака (применяется только к целочисленным спецификаторам: i, d, o, u, x и X). |
| 2 | l | Аргумент интерпретируется как длинное int или длинное int без знака для целочисленных спецификаторов (i, d, o, u, x и X) и как широкий символ или строка широких символов для спецификаторов c и s. |
| 3 | L | Аргумент интерпретируется как длинный double (применяется только к спецификаторам с плавающей точкой − e, E, f, g и G). |
| № | Функция | Описание |
|---|---|---|
| 1 | void *to_upper(const char *str) | Возвращает копию строки (str), преобразованной в верхний регистр. В случае какой-либо ошибки следует вернуть значение NULL |
| 2 | void *to_lower(const char *str) | Возвращает копию строки (str), преобразованной в нижний регистр. В случае какой-либо ошибки следует вернуть значение NULL |
| 3 | void *insert(const char *src, const char *str, size_t start_index) | Возвращает новую строку, в которой указанная строка (str) вставлена в указанную позицию (start_index) в данной строке (src). В случае какой-либо ошибки следует вернуть значение NULL |
| 4 | void *trim(const char *src, const char *trim_chars) | Возвращает новую строку, в которой удаляются все начальные и конечные вхождения набора заданных символов (trim_chars) из данной строки (src). В случае какой-либо ошибки следует вернуть значение NULL |
Необходимо реализовать описанные выше функции библиотеки string.h:
- Библиотека должна быть разработана на языке Си стандарта C11 с использованием компилятора gcc
- Код библиотеки, включая заголовочные файлы, мейкфайлы и сама библиотека должны находиться в папке src в ветке develop
- Не использовать устаревшие и выведенные из употребления конструкции языка и библиотечные функции. Обращать внимания на пометки legacy и obsolete в официальной документации по языку и используемым библиотекам. Ориентироваться на стандарт POSIX.1-2017
- При написании кода необходимо придерживаться Google Style
- Оформить решение как статическую библиотеку (с заголовочным файлом s21_string.h)
- Библиотека должна быть разработана в соответствии с принципами структурного программирования, должно быть исключено дублирование в коде
- Подготовить полное покрытие unit-тестами функций библиотеки c помощью библиотеки Check
- Unit-тесты должны проверять результаты работы вашей реализации путём сравнения ее с реализацией стандартной библиотеки string.h
- Unit-тесты должны покрывать не менее 80% каждой функции
- Предусмотреть Makefile для сборки библиотеки и тестов (с целями all, clean, test, s21_string.a, gcov_report)
- В цели gcov_report должен формироваться отчёт gcov в виде html страницы. Для этого unit-тесты должны запускаться с флагами gcov
- Перед каждой функцией использовать префикс s21_
- Запрещено копирование реализации и использование стандартной библиотеки string.h и других библиотек по обработке строк везде, кроме unit-тестов
- Запрещено использование системных списков ошибок, включая списки, непрописанные в стандартах POSIX (sys_nerr, sys_errlist). Вместо этого необходимо реализовать свои платформозависимые списки ошибок, как это было упомянуто в описании функции strerror
- Необходимо соблюсти логику работы стандартной библиотеки string.h (в части проверок, работы с памятью и поведения в нештатных ситуациях - здесь помогут тесты)
- Функции должны работать с z-строками из однобайтовых символов в кодировке ASCII.
Необходимо реализовать функцию sprintf из библиотеки stdio.h:
- Функция должна быть размещена в библиотеке s21_string.h.
- На реализацию функции накладываются все требования, изложенные в первой части.
- Должно поддерживаться частичное форматирование:
- Спецификаторы: c, d, i, f, s, u, %
- Флаги: -, +, (пробел)
- Ширина: (число)
- Точность: .(число)
- Длина: h, l
Необязательное задание на дополнительные баллы. Необходимо реализовать некоторые модификаторы формата функции sprintf из библиотеки stdio.h:
- Функция должна быть размещена в библиотеке s21_string.h.
- На реализацию функции накладываются все требования, изложенные в первой части.
- Должны поддерживаться следующие дополнительные модификаторы формата:
- Спецификаторы: g, G, e, E, x, X, o, n, p
- Флаги: #, 0
- Ширина: *
- Точность: .*
- Длина: L
Необязательное задание на дополнительные баллы. Необходимо реализовать функцию sscanf из библиотеки stdio.h:
- Функция должна быть размещена в библиотеке s21_string.h.
- На реализацию функции накладываются все требования, изложенные в первой части.
- Должно поддерживаться полное форматирование (с учетом флагов, ширины, точности, модификаторов и типов преобразования).
Необязательное задание на дополнительные баллы. Необходимо реализовать некоторые функции обработки строк из класса String (описанные здесь):
- Функции должны быть размещены в библиотеке s21_string.h.
- На реализацию функций накладываются все требования, изложенные в первой части, исключая требование о сравнении вашей реализации со стандартом.
💡 Нажми тут, чтобы поделиться с нами обратной связью на этот проект. Это анонимно и поможет команде Педаго сделать твоё обучение лучше.