memset() 在 C++ 中的工作原理

Posted 2023-02-16

【中文标题】memset() 在 C++ 中的工作原理

【英文标题】：How memset() works in c++

【发布时间】：2018-09-03 16:57:19

【问题描述】：

我创建了一个布尔二维数组并像这样使用memset：

bool chk[3][3];

memset(chk, 1, 9*sizeof(chk[0]));

我使用以下代码块得到了预期的输出（每行有 1 个）

for(int i = 0 ; i < 3; i++)
    for(int j = 0; j < 3; j++)
        cout<<chk[i][j] <<" ";
    cout<<endl;

但是当我尝试操作数组时，我得到了意想不到的结果

然后我尝试了

memset(chk, 1, 9*sizeof(chk[0][0]));

这次一切都很好，得到了我预期的结果（操作后）

你能帮我指出 memset() 中到底发生了什么吗？

【问题讨论】：

sizeof(chk[0]) == sizeof(bool[3]) == 3*sizeof(bool)。您的程序通过缓冲区溢出表现出未定义的行为。

您系统上的bool 有多大？

如果你确定你总是有一个真正的数组（而不是一个指向动态分配内存的指针），最安全的选择是简单地使用sizeof(chk)。显然，使用文字 9 很容易导致数组尺寸发生变化（这个问题与类型无关，因此sizeof(chk[0]) 中的大小不匹配）。

memset 不是最好的工具，因为每个bool 的每个字节都将设置为一个。修复大小问题并使用int 尝试此操作，您会看到输出类似于 16843009 而不是 1。您可以使用 bool 解决它，因为所有不是 0 的东西都是正确的，但是您做了很多次工作

@Swordfish 因为他不应该使用 memset，除非将它设置为 0，在这种情况下他应该使用值初始化。所以他需要数组的大小，而不是数组使用的存储大小。硬编码数组大小正在招致糟糕的一天发生

【参考方案1】：

你的第一个代码sn-p中的memset调用存在三个问题：

大小计算不正确。您可以使用3*sizeof(chk[0]) 而不是9*sizeof(chk[0])。但实际上你应该只使用sizeof(chk)，因为你有一个局部变量，而不是一个指针，就像使用正式参数一样。

标准不保证true 的内存表示是位模式1 的假设。在实践中它会成立，但最好直接使用值true 而不是不必要的假设。

在 C++ 中，只需将变量初始化为零以使其全为零，例如bool chk[3][3] = ;，或使用std::fill 用给定值填充数组，例如fill( &chk[0][0], &chk[0][0] + 9, true );。

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附录：为了迂腐，在第 1 点有一个假设 bool 是 1 个字节。这也是一个在实践中成立但不受标准保证的假设。很高兴使用std::fill 不是问题。

【讨论】：

零初始化也不会将值设置为 true。

@user2079303：你可以使用std::fill。要增加整数数组中的值，您可以使用std::iota。这些是更多类型安全的函数。

+2 填充，如果可以的话。不能保证 bool 是 1 个字节，因此 memset 可能会写出有趣的模式，正如 @user4581301 已经观察到的那样。

是否允许迭代第一个子数组超出其边界，以便迭代兄弟数组？我在 SO 上看到过答案，声称这是 UB。

@user2079303：标准通过sizeof 的要求保证数组是连续的，没有填充。所以是的，没关系。

【参考方案2】：

sizeof(chk[0]) 是 sizeof(bool[3]) 明显不同于 sizeof(chk[0][0]) 是 sizeof(bool)。

使用memset(chk, 1, 9*sizeof(chk[0]));，您写入超出数组chk 的范围并获得未定义的行为。

【参考方案3】：

我们来看看std::memset的文档是怎么说的：

如果 count 大于 dest 指向的对象的大小，则行为未定义。

在第一个代码中，9*sizeof(chk[0]) 大于chk 的大小，因此程序的行为是未定义的。

memset(chk, 1, sizeof chk) 会更简单，就大小而言显然是正确的。

【讨论】：

考虑到“新用户”这一手，您可能会详细说明chk[0] 的类型和可能大小...考虑到 C 和 C++ 有趣的数组语义，这并不完全明显。

【参考方案4】：

sizeof(array) 显然会以字节为单位返回数组的大小。在第一种情况下，您提交给操作员的数组是子数组之一。 C++ 中的多维数组不是。它们是数组的一维数组。执行sizeof(chk) 评估整个数组的大小并将其除以sizeof(chk[0][0]) 以获得元素数量。不要使用memset，因为如果会对布尔的二进制表示做一些奇怪的事情，请使用std::fill。

【讨论】：

"执行 sizeof(chk) 来评估整个数组的大小并将其除以 sizeof(chk[0][0]) 以获得元素的数量。"我发现这具有误导性，因为问题是关于 memset()，它采用字节数而不是元素数。

@Swordfish memset 是错误的工具，正如 Swift 指出的那样；元素的数量可用于填充，如 Alf 的示例中所示。