【C语言基础】：内存操作函数

文章目录

- - 一、memcpy函数的使用和模拟实现
  - - [1.1 memcpy函数的使用](#1.1 memcpy函数的使用)
    - [1.2 memcpy函数的模拟实现](#1.2 memcpy函数的模拟实现)
  - 二、memmove函数的使用和模拟实现
  - - [2.1 memmove函数的使用](#2.1 memmove函数的使用)
    - [2.2 memmove函数的模拟实现](#2.2 memmove函数的模拟实现)
  - 三、memset函数的使用
  - - [3.1 menset函数的使用](#3.1 menset函数的使用)
  - 四、memcmp函数的使用
  - - [4.1 memcmp函数的使用](#4.1 memcmp函数的使用)

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一、memcpy函数的使用和模拟实现

函数原型：

c 复制代码

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

内存复制块

将num字节的值从源指向的位置直接复制到目标指向的内存块。
源指针和目标指针所指向的对象的底层类型与此函数无关;结果是数据的二进制副本。
该函数不检查源中是否有任何终止null字符------它总是精确地复制num个字节。
为了避免溢出，目标参数和源参数所指向的数组的大小应该至少为num字节，并且不应该重叠(对于重叠的内存块，memmove是一种更安全的方法)。

1.1 memcpy函数的使用

【示例】：将arr1中的前5个元素拷贝到arr2中

c 复制代码

#include<stdio.h>
#include<string.h>

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

1.2 memcpy函数的模拟实现

模拟思路：

函数参数和返回类型 ：mencpy 不仅可以将拷贝整形数据，其他的数据类型也可以拷贝，即参数类型根据传入的数据类型决定，需要接受任意类型的地址，所以参数类型可以定义成void *，因为src是原数据，我们不期望它被修改，所以要加const 进行修饰；还需要指定拷贝num 字节的值，即num 要为非负数，为了避免传入进来的num 是一个负数，可以将num 定为size_t 类型，memcpy 返回的是目标空间的起始地址，即返回类型我们也定为void * 。
函数体 ：首先用asser t断言判断传入进来的是否为空指针；void * 类型的指针不可以直接解引用，这里的num 是指字节数，不同的数据类型所占的字节数不同，所以最好一个一个字节访问，即将 void * 强转成 char* (解引用时一次访问一个字节)类型；每访问一个字节后就自增一，拷贝完成后，这时的dest已经不再指向首元素地址，所以在这之前要创建一个void* 的指针记录dest，最后返回记录dest的指针即可。

模拟代码：

c 复制代码

#include<stdio.h>
#include<assert.h>

void* my_memcpy(void* dest, const void* src, size_t num)
{
	assert(dest && src);
	void* ret = dest;
	while (num--)
	{
		*(char*)dest = *(char*)src;
		src = (char*)src + 1;
		dest = (char*)dest + 1;
	}
	return ret;
}

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

注意：memcpy 函数不可以拷贝重叠的内存块 (虽然也能实现)但不安全，对于重叠的内存块，memmove是一种更安全的方法。

二、memmove函数的使用和模拟实现

函数原型：

c 复制代码

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

移动内存块

将num字节的值从源指向的位置复制到目标指向的内存块。复制就像使用了中间缓冲区一样进行，从而允许目标和源重叠。
源指针和目标指针所指向的对象的底层类型与此函数无关;结果是数据的二进制副本。
该函数不检查源中是否有任何终止null字符------它总是精确地复制num个字节。
为了避免溢出，目的参数和源参数所指向的数组的大小至少为num字节。

memcpy 与memmove 的区别就在于memmove 可以复制重叠的内存块。

2.1 memmove函数的使用

【示例】：将arr1中的1，2，3，4，5这几个元素拷贝到arr1中的3，4，5，6，7的位置。

c 复制代码

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

2.2 memmove函数的模拟实现

模拟思路：

函数参数和返回类型 ：和memcpy 函数一致，这里就不多作介绍了。
函数体 ：这里总体要分两种情况：一种是dest<src ，另一种就是dest>src ；对于第一种情况，需要从前向后拷贝，对于第二种情况，需要从后向前拷贝，至于不重叠的话，无论是从前向后还是从后向前都是可以的。从前向后拷贝的方法和memcpy 是一致的，这里就不多说了；从后向前拷贝也比较简单，src 强转成 char * 之后加上num 就是最后一个字节，然后num不断自减，就可以实现从后向前拷贝。

模拟代码：

c 复制代码

#include<stdio.h>
#include<assert.h>
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;
			src = (char*)src + 1;
			dest = (char*)dest + 1;
		}
	}
	else {
		// 后-->前
		while (num--)
		{
			*((char*)dest + num) = *((char*)src + num);
		}
	}
	return ret;
}

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

三、memset函数的使用

函数原型：

c 复制代码

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

填充内存块

将ptr指向的内存块的前num个字节设置为指定的值(解释为unsigned char)。
参数说明 ：
ptr

指向要填充的内存块的指针。
value

需要设置的值。该值作为int类型传递，但函数使用该值的unsigned char转换来填充内存块。
num

要设置为该值的字节数。size_t是一个无符号整型。

3.1 menset函数的使用

【示例】：将arr数组中的hello替换成x

c 复制代码

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	char arr[] = "hello world";
	memset(arr, 'x', 5);
	printf("%s\n", arr);
	return 0;
}

注意：这里的num 指的是该值的字节数。

四、memcmp函数的使用

函数原型：

c 复制代码

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

比较两个内存块

将ptr1所指向的内存块的前num字节与ptr2所指向的前num字节进行比较，如果它们都匹配则返回0，如果不匹配则返回不同于0的值，表示哪个值更大。
参数说明 ：
ptr1

指向内存块的指针。
ptr2

指向内存块的指针。
num

要比较的字节数。
注意：与strcmp不同，该函数在找到空字符后不会停止比较。

return value(返回值)	indicates(含义)
<0	在两个内存块中不匹配的第一个字节在ptr1中的值低于ptr2中的值(如果作为unsigned char值计算)
0	两个内存块的内容是相等的
.>0	在两个内存块中不匹配的第一个字节在ptr1中的值大于ptr2中的值(如果作为unsigned char值计算)

4.1 memcmp函数的使用

【示例】：比较arr1数组和arr2数组中前16个字节；在比较前17个字节。

c 复制代码

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7 };
	int arr2[] = { 1,2,3,4,8,8,8 };
	int ret1 = memcmp(arr1, arr2, 16);
	int ret2 = memcmp(arr1, arr2, 17);
	printf("%d\n", ret1);
	printf("%d\n", ret2);
	return 0;
}

分析：一个整型占4个字节，比较前16个字节就是比较前4个元素，前4个元素都是一样的，所以返回0。但从17个字节开始，arr1和arr2数组就开始不同了，arr1是05，而arr2是08，08大于05，所以返回-1。