C語言內存函數超詳細講解

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C語言內存函數超詳細講解

收錄于專欄【C語言學習】
本專欄旨在分享學習C語言學習的一點學習筆記，歡迎大家在評論區交流討論💌

目錄

1. memcpy使?和模擬實現

2. memmove使?和模擬實現

3. memset函數的使?

4. memcmp函數的使??

1. memcpy使?和模擬實現

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

?參考:memcpy - C++ Reference (cplusplus.com)

? 函數memcpy從source的位置開始向后復制num個字節的數據到destination指向的內存位置。

? 這個函數在遇到 '\0' 的時候并不會停下來。

? 如果source和destination有任何的重疊，復制的結果都是未定義的。

對于重疊的內存，交給memmove來處理。?

示例:

int main()
{int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int arr2[10] = { 0 };memcpy(arr2, arr1, 20);int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", arr2[i]);}return 0;}

?輸出結果:

注意:

函數memcpy從source的位置開始向后復制num個字節的數據到destination指向的內存位置。單位是字節,所以20個字節就是5個整形

memcpy函數的模擬實現:

void* my_memcpy(void* dest, void* src, size_t num)
{void* ret = dest;int i = 0;assert(dest && src);while (num--){*(char*)dest = *(char*)src;((char*)src)++;((char*)dest)++;}return ret;
}

?因為memcpy拷貝的數據類型是不一樣的,這里我們使用void*去接收,使用char*去強轉類型完成一個一個字節的拷貝

這是一個簡單的 my_memcpy 函數，它的功能是將源內存塊 src 的內容復制到目標內存塊 dest。這個函數接受三個參數：目標內存塊的指針 dest，源內存塊的指針 src，以及要復制的字節數 num。

函數的主要步驟如下：

  1. 函數首先保存目標內存塊的初始地址 dest 到 ret，以便在復制完成后返回。

  2. 使用 assert 函數檢查 dest 和 src 是否為 NULL。如果任一指針為 NULL，則 assert 會終止程序。

  3. 然后，函數進入一個循環，該循環將持續 num 次。在每次迭代中，它都會做以下操作：

    • 使用 *(char*)dest = *(char*)src; 將 src 指向的當前字節復制到 dest 指向的當前字節。

    • 使用 ((char*)src)++; 和 ((char*)dest)++; 將 src 和 dest 的地址分別增加 1，以便在下一次迭代中復制下一個字節。

  4. 最后，函數返回 ret，即目標內存塊的初始地址。

這個函數的實現假設 src 和 dest 指向的內存區域不會重疊。如果它們重疊，那么這個函數可能會導致未定義的行為。在這種情況下，應該使用 memmove 函數，而不是 memcpy。此外，這個函數也沒有處理可能的內存對齊問題。在某些硬件和操作系統上，如果 src 和 dest 的地址不是某個特定值（如 4 或 8）的倍數，那么直接復制它們可能會導致性能下降或者錯誤。在這種情況下，應該使用更復雜的算法來處理對齊問題。但是，對于簡單的用途，這個 my_memcpy 函數應該是足夠的。

測試代碼:

int main()
{//strcpy - 字符串的拷貝int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };//             0 1 2 3 4int arr2[20] = { 0 };//0 1 2 3 4//memcpy - 針對內存塊進行拷貝my_memcpy(arr2, arr1, 20);int i = 0;for (i = 0; i < 20; i++){printf("%d ", arr2[i]);}return 0;
}

?這里我們注意一下,strcpy是對字符串的拷貝,而我們的memcpy是對內存塊的拷貝?

測試輸出:

?

2. memmove使?和模擬實現

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

?參考:memmove - C++ 參考 (cplusplus.com)

?和memcpy的差別就是memmove函數處理的源內存塊和?標內存塊是可以重疊的。

? 如果源空間和?標空間出現重疊，就得使?memmove函數處理。

?示例:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };memmove(arr1 + 2, arr1, 20);int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", arr1[i]);}return 0;
}

輸出結果:

?

memmove的模擬實現：

//memmove函數拷貝完成后，會返回目標空間的起始地址void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num)
{assert(dest && src);void* ret = dest;if (dest < src){//前->后while (num--){*(char*)dest = *(char*)src;dest = (char*)dest + 1;src = (char*)src + 1;}}else{//后->前while (num--){*((char*)dest+num) = *((char*)src + num);}}return ret;
}

注意:這里分為前后兩種情況

分析:

這段代碼是?my_memmove?函數的實現，它用于在內存中移動數據塊，并且可以正確處理源和目標內存區域重疊的情況。函數接收三個參數：目標內存地址?dest，源內存地址?src，以及要移動的字節數?num。

函數的工作原理如下：

  1. 參數檢查：使用?assert?確保?dest?和?src?都不是空指針。
  2. 保存返回地址：將?dest?的初始地址保存到?ret，以便函數結束時返回。
  3. 前向拷貝：如果?dest?地址小于?src?地址，說明沒有重疊或者?dest?在?src?的前面，可以從前向后拷貝。
    • 在循環中，逐字節拷貝?src?到?dest，然后將兩者的地址都向后移動一位。
  4. 后向拷貝：如果?dest?地址大于或等于?src?地址，說明?dest?在?src?的后面，可能會有重疊，需要從后向前拷貝。
    • 在循環中，從最后一個字節開始拷貝，直到拷貝完所有字節。

這樣，即使?src?和?dest?有重疊，數據也不會被錯誤地覆蓋。函數最后返回?ret，即目標內存塊的起始地址。這個函數是?memcpy?的一個安全替代品，特別是在處理可能重疊的內存區域時。

舉例:

例如，假設我們有一個數組?123456789，并且我們想要將從?3?開始的部分復制到從?1?開始的位置。如果我們從前向后拷貝，那么在拷貝?3?到?1?的位置后，原來?3?的位置就變成了?1，這樣當我們想要拷貝?5?到?3?的位置時，就會出現問題，因為此時?3?的位置已經被改變了。

為了解決這個問題，memmove?會檢查?dest?和?src?的關系。如果?dest?在?src?的后面，那么?memmove?就會選擇從后向前拷貝。這樣，即使?dest?和?src?有重疊，也不會出現數據被提前覆蓋的問題。在上述例子中，memmove?會先拷貝最后一個元素?9，然后是?8，7，依此類推，直到拷貝到?3。這樣，即使?dest?和?src?有重疊，也能保證數據的正確拷貝。

所以，memmove?函數在處理可能有重疊的內存區域時，比?memcpy?函數更安全。但是，如果確定?dest?和?src?不會重疊，那么?memcpy?的效率通常會更高。因為?memcpy?不需要檢查?dest?和?src?的關系，也不需要決定是從前向后拷貝還是從后向前拷貝，所以它的實現可以更簡單，運行速度也可以更快。但是，如果不能確定?dest?和?src?是否重疊，那么最好使用?memmove。這就是為什么標準庫提供了兩個不同的函數來處理內存拷貝的原因。

測試數據:

int main()
{int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };my_memmove(arr, arr+2, 5 * sizeof(int));int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}

?輸出數據:

3. memset函數的使?

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

?參考:?memset - C++ Reference (cplusplus.com)

memset是?來設置內存的，將內存中的值以字節為單位設置成想要的內容。

示例:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{char str[] = "hello world";memset(str, 'x', 6);printf(str);return 0;
}

?調試分析:

4. memcmp函數的使??

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

? ?較從ptr1和ptr2指針指向的位置開始，向后的num個字節

? 返回值如下：

示例:

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{char buffer1[] = "DWgaOtP12df0";char buffer2[] = "DWGAOTP12DF0";int n;n = memcmp(buffer1, buffer2, sizeof(buffer1));if (n > 0)printf("'%s' is greater than '%s'.\n", buffer1, buffer2);else if (n < 0)printf("'%s' is less than '%s'.\n", buffer1, buffer2);elseprintf("'%s' is the same as '%s'.\n", buffer1, buffer2);return 0;
}

?輸出結果:

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