不使用库函数检查两个字符串是否相同

在编写程序时，有时需要检查两个字符串是否相同，可以使用库函数来实现，但对于一些实现了自己的库的开发者或是追求代码纯真的编码者而言，使用库函数会显得不够优雅。因此，在不使用库函数的前提下，判断两个字符串是否相同成为一个比较常见的问题。

解决方案

判断两个字符串是否相同，需要分析字符串的组成结构和特点。字符串就是由一堆单个字符构成的数组，因此，我们可以遍历每个字符来进行比较。

比较方案一：使用循环和字符比较

比较两个字符串是否相同的最基本方法是循环遍历两个字符串，逐一比较它们的每个字符是否相等。下面是一个简单的实现：

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

bool str_equal(char* str1, char* str2) {
    while (*str1 && *str2) {
        if (*str1 != *str2) {
            return false;
        }
        ++str1;
        ++str2;
    }
    return (*str1 == *str2);
}

int main() {
    char* str1 = "hello";
    char* str2 = "world";
    if (str_equal(str1, str2)) {
        printf("strings are equal.\n");
    } else {
        printf("strings are not equal.\n");
    }
    return 0;
}

该代码通过循环遍历两个字符串，判断每个字符是否相等，当遇到不相等的字符时即返回false。如果两个字符串长度不同，则不会比较完整个字符串。

比较方案二：使用异或运算

除了循环遍历字符的方案，还有一种比较快速的实现方式：利用异或运算的特性，直接比较两个字符串总的异或值是否为0。

实现代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

bool str_equal(char* str1, char* str2) {
    int result = 0;
    while (*str1 && *str2) {
        result ^= *str1++ ^ *str2++;
    }
    return (result == 0 && *str1 == 0 && *str2 == 0);
}

int main() {
    char* str1 = "hello";
    char* str2 = "world";
    if (str_equal(str1, str2)) {
        printf("strings are equal.\n");
    } else {
        printf("strings are not equal.\n");
    }
    return 0;
}

该方法使用异或运算符对两个字符串中的字符进行逐个比较，如果两个字符相同，就返回0，否则返回一个非0值，这些值的异或结果就是总的异或值。如果两个字符串长度不同，则不会比较完整个字符串。

性能比较

为了比较两种实现方式的性能，我们使用一个函数来测试它们的执行时间。该函数分别使用上述的两种算法，通过执行10000轮比较来统计它们的执行时间：

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>
#include <time.h>

bool str_equal1(char* str1, char* str2) {
    while (*str1 && *str2) {
        if (*str1 != *str2) {
            return false;
        }
        ++str1;
        ++str2;
    }
    return (*str1 == *str2);
}

bool str_equal2(char* str1, char* str2) {
    int result = 0;
    while (*str1 && *str2) {
        result ^= *str1++ ^ *str2++;
    }
    return (result == 0 && *str1 == 0 && *str2 == 0);
}

int test_speed(char* str1, char* str2) {
    clock_t start, end;
    int i;
    int count = 0;

    start = clock();

    for (i = 0; i < 10000; ++i) {
        if (str_equal1(str1, str2)) {
            ++count;
        }
    }

    end = clock();

    printf("time for str_equal1: %ld\n", end - start);

    start = clock();
    for (i = 0; i < 10000; ++i) {
        if (str_equal2(str1, str2)) {
            ++count;
        }
    }

    end = clock();

    printf("time for str_equal2: %ld\n", end - start);

    return count;
}

int main() {
    printf("count = %d\n", test_speed("hello, world", "hello, world!"));
    return 0;
}

通过使用clock()函数计算程序执行时间，我们得到了下面的输出结果：

time for str_equal1: 7
time for str_equal2: 2

结果表明，方法二比方法一速度快了大约4倍，而且通过异或运算比较字符串是一种比较机器友好的方式，能够有效地减少不必要的代码执行。所以，在比较两个字符串时，使用异或运算是一种更加优雅和高效的实现方式。

总结

在本文中，我们介绍了两种方法来判断两个字符串是否相同，一种是通过循环遍历两个字符串的字符来逐一比较；另一种是通过异或运算的方式，直接比较两个字符串总的异或值是否为0。在比较性能方面，使用异或运算的方式具有更好的性能表现。不使用库函数检查两个字符串是否相同是程序员必备的基本技能之一，对于许多需要定制化实现的应用程序都非常重要。