C语言内存操作函数

Posted 2021-06-27 蓝乐

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• 简述
• memcpy--内存拷贝函数
• memmove--处理内存有重叠部分的拷贝函数
• memcmp--内存比较函数
• memset--内存设置函数

简述

本文将介绍几个关于内存操作常见的库函数，即memcpy,memmove,memcmp以及memset函数。

memcpy–内存拷贝函数

void * memcpy ( void * destination, const void * source, size_t num );

memcpy函数和之前所介绍的strcpy函数类似，只是这次拷贝的内容不是字符串，而是各种类型的内存，因此对于memcpy的num参数代表的内存的字节数，即：
1.函数memcpy从source的位置开始向后复制num个字节的数据到destination的内存位置。
2.这个函数在遇到 ‘\\0’ 的时候并不会停下来。
那么对于memcpy函数的实现就变得很简单了，思路与strcpy一样，只不过要将两个指针强制类型转换为char* 型，代码如下：

void* my_memcpy(void* dest, void* src, size_t num)
{
	assert(dest && src);//防止对NULL解引用
	void* ret = dest;//返回dest指针最初所指的地址
	while (num--)//将src中num个字节的内存拷贝到dest中
	{
		*((char*)dest) = *((char*)src);
		dest = (char*)dest + 1;
		src = (char*)src + 1;
	}
	return ret;
}

用整形数组来看看代码的效果如何：

int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	int arr2[10] = { 0 };
	my_memcpy(arr2, arr1, 20);//将arr1中20个字节即5个元素拷贝到arr2中
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 5; i++)//将arr2中前5个元素打印
		printf("%d ", arr2[i]);
	return 0;
}

可以看出代码的实现是符合预期的，那么现在有一个问题，memcpy是否可以将同一个数组的内容进行拷贝，即对于source和destination有重叠的情况下：

int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9 };
	my_memcpy(arr1 + 2, arr1, 20);//将arr1中20个字节即5个元素拷贝到arr1第三个元素开始的位置处
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 9; i++)//将arr1数组打印
		printf("%d ", arr1[i]);
	return 0;
}

我们预期打印的内容是：121234589，但是运行后的结果如下：

这显然不符合我们的预期，那么原因是什么呢？我们根据代码的逻辑来画个图理解一下：

每次拷贝后的数据将覆盖掉原有数据，因此经过5个元素的拷贝后，数组arr1变成了：1 2 1 2 1 2 1 8 9.
但是当我们直接调用编译器库函数<memory.h>中的函数时，会发现结果时符合我们的预期的：

这并不是说我们所实现的memcpy函数不对，根据C语言标准，memcpy只需要实现没有重叠部分的内存拷贝即可，而编译器中的memcpy函数实际上是加强了功能那么这个功能是怎么实现的呢？下面我们将来介绍memmove函数。

memmove–处理内存有重叠部分的拷贝函数

void * memmove ( void * destination, const void * source, size_t num );

可以发现memmove函数的参数与memcpy的一样，其实二者的意义也是完全一样的，只不过memmove函数可以实现内存有重叠的情况，即：

int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	memmove(arr + 2, arr, 20);//将arr数组中前5个元素拷贝到3到7个元素的位置上
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)//将arr数组打印
		printf("%d ", arr[i]);
	return 0;
}

那么这个函数要怎么实现呢？需要分集中情况讨论：

因此只需要在memcpy的基础上在添加一种从后往前的情况即可，代码实现：

void* my_memmove(void* dest, void* src, size_t num)
{
	assert(dest && src);//防止对NULL解引用
	void* ret = dest;//记录最初的dest所指的地址
	if (dest < src)
	{
		while (num--)
		{
			*(char*)dest = *(char*)src;
			dest = (char*)dest + 1;
			src = (char*)src + 1;
		}
	}
	else
	{
		dest = (char*)dest + num - 1;
		src = (char*)src + num - 1;
		while (num--)
		{
			//*((char*)dest + num) = *((char*)src + num);
			*(char*)dest = *(char*)src;
			dest = (char*)dest - 1;
			src = (char*)src - 1;
		}
	}
	return ret;
}

介绍完memcpy和memmove两个函数后，接下来再介绍一下memcmp函数。

memcmp–内存比较函数

int memcmp ( const void * ptr1, const void * ptr2, size_t num );

memcmp函数与strncmp函数类似，只不过memcmp函数可以比较任何类型的内容。用memcmp函数来比较，需要传入待比较的内存大小，单位是bit。
下面是memcmp比较两个字符串的例子：

int main()
{
	char str1[] = "never give up";
	char str2[] = "never get lost";
	int ret = memcmp(str1, str2, sizeof(str1));
	printf("%d\\n", ret);
	return 0;
}

memset–内存设置函数

void * memset ( void * ptr, int value, size_t num );

memset函数的各个参数含义：ptr–指针指向的待设置的内存块。
value–是待设置的变量，即填充到ptr所指的内存块中的变量，其类型是int。
num：所要设置的value的个数。
memset函数的作用是将num个value变量填充到ptr所指的内存块中。比如：

int main()
{
	char str[] = "never give up";
	memset(str, '0', 6);
	printf("%s\\n", str);
	return 0;
}

那么memset的实现也很简单了：

void* my_memset(void* ptr, int value, size_t num)
{
	assert(ptr != NULL);
	void* ret = ptr;//记录ptr最初所指的位置
	while (num--)//依次填充value到ptr所指的内存块中
	{
		*(char*)ptr = value;
		ptr = (char*)ptr + 1;
	}
	return ret;
}