了解内存函数

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前言

内存函数不止malloc、calloc、realloc、free 还有memcpy、memmove、memset、memcmp。 前四个的头文件是**<stdlib.h>,** 后四个的头文件是**<string.h>**。

1.0 memcpy()

函数声明：
cpp 复制代码
void * memcpy ( void * destination, const void * source, size_t num );
**destination：**指向要复制内容的目标数组的指针，类型转换为void*类型的指针。

**source：**指向被复制的目标数组的指针，类型转换为const void*类型的指针。（const指针内容不能被修改）

**num：**字节个数。

**返回值：**返回一个类型的指针。

注意：

函数memcpy从source的位置开始向后复制num个字节的数据到destination指向的内存位置。
这个函数在遇到 '\0' 的时候并不会停下来。
如果source和destination有任何的重叠，复制的结果都是未定义的。

1.1 函数使用

cpp 复制代码

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

打印结果：

1.2 模拟实现

前面对memcpy进行了使用，发现memcpy就是将原内存拷贝到目标内存去的一个函数。

这里用void*来接收指针的地址，因为并不清楚传入函数的是声明类型，所以用void*来接收（void*可以接收任意类型）

cpp 复制代码

#include<stdio.h>
void* my_memcopy(void* dest,const void* src, size_t num)
//const这里是拷贝，只需要原地址空间的数据，并不需要修改
{
    void* ret = dest;
    while (num--)
    {
        *(char*)src = *(char*)dest;//将原地址的数据放入目的地址
        src = (char*)src + 1;//对src和dest为（char*）+1跳过一个字节
        dest = (char*)dest + 1;
    }
    return ret;
}
int main()
{
    int arr1[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    int arr2[20] = { 0 };
    int num = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]);
    my_memcopy(arr1, arr2, num * sizeof(int));
    for (int i = 0; i < num; i++)
    {
        printf("%d ", arr2[i]);
    }
    return 0;
}

分析：

dest和src均为void*类型，在解引用需要将它们转化为(char*),因为在函数拷贝过程中，并不清楚传入的是int*还是char*等类型，这就需要char*一个一个字节的搬运。

强制类型转换只是临时的，下一次的使用还是原来的类型，也就是dest和src下一次使用还是void*的类型。src = (char*)src + 1将src强换为(char*)赋给src。

开辟一个void*的函数，来存dest的初始地址，最后返回。

对于重叠的内存，交给memmove来处理。

2.0 memmove()

memmove的destination和source相同的

函数声明：
cpp 复制代码
void * memmove ( void * destination, const void * source, size_t num );
**destination：**指向要复制内容的目标数组的指针，类型转换为void*类型的指针。

**source：**指向被复制的目标数组的指针，类型转换为const void*类型的指针。（const指针内容不能被修改）

**num：**字节个数。

**返回值：**返回一个类型的指针。

2.1 函数使用

cpp 复制代码

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

打印结果：

代码1

代码2

可以看到，代码1和代码2的打印结果不同，这跟dest在前还是在后有关系，到模拟实现的时候就要分情况来讨论。

2.2 模拟实现

2.2.1 分析

2.2.1.1 dest在前，src在后，且有重叠（dest < src）

前向后遍历：3 4 5 6 76 7 8 9 10 √

后向前遍历：7 6 7 6 7 6 7 8 9 10 ×

很明显，从前向后遍历才是正确的。

2.2.1.2 src在前，dest在后，且有重叠（dest > src）

前向后遍历：1 21 2 1 2 1 8 9 10 ×

后向前遍历：1 2 1 2 3 4 5 8 9 10 √

2.2.1.3 无重叠

前向后遍历=后向前遍历：1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

前向后遍历=后向前遍历：5 6 7 8 9 10 5 6 7 8 9 10

使用第三种情况已经被第一二种情况包括了，就不需要拿出来分析了。只需要讨论前两种就行了。

cpp 复制代码

void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num)
{
    void* ret = dest;
    if (dest < src)//dest在前，src在后
    {
        
        while(num--)
        {
            *(char*)dest = *(char*)src;
            dest = (char*)dest + 1;
            src = (char*)src + 1;
        }
    }
    else
    {
        //src在前，dest在后
        dest = (char*)dest + num-1;
        src = (char*)src + num-1;
        while (num--)
        {
            *(char*)dest = *(char*)src;
            dest = (char*)dest - 1;//指向末尾
            src = (char*)src - 1;//指向末尾
        }
    }
    return ret;
}
int main()
{
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    my_memmove(arr+2, arr, sizeof(int)*5);
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    return 0;
}

dest在前，src在后，且有重叠（dest < src）这个情况跟memcpy的写法一样，只需用if判断dest是否小于src即可。else里只需要将，src里的数据一个字节一个字节的放进dest就可以了。

3.0 memset()

函数声明：
cpp 复制代码
void * memset ( void * ptr, int value, size_t num )
ptr：指向需要被放置的指针。

value：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：**字节个数。

返回值：返回一个类型的指针。

3.1 函数使用

cpp 复制代码

int main()
{
	char ptr[] = "hello world";
	memset(ptr, 'x', 6);
	printf("%s", ptr);
	return 0;
}

打印结果：

3.2 模拟实现

cpp 复制代码

void* my_memset(void* ptr, int value, size_t num)
{
	void* ret = ptr;
	//while(num--)
	//{
	//	*(char*)ptr = (char)value;
	//	ptr = (char*)ptr + 1;
	//}
	for (int i = 0; i < num; i++)
	{
		*(char*)ptr = (char)value;
		ptr = (char*)ptr + 1;
	}
	return ret;
}
int main()
{
	char ptr[] = "hello world";
	my_memset(ptr, 'x', 6);
	printf("%s", ptr);
	return 0;
}

分析：这个函数的实现比较简单，给定一个指针ptr开始，逐个字节地将值（char*）value设置到后续的内存位置，循环执行num次。

4.0 memcmp()

函数声明：
cpp 复制代码
int memcmp ( const void * ptr1, const void * ptr2, size_t num );
**ptr1：**指向内存块的指针。

**ptr2：**指向内存块的指针。

num：字节个数。

返回值：

|-----|--------------------------|
| 返回值 | 意思(如果作为unsigned char值计算) |
| <0 | ptr1的值小于ptr2的值 |
| =0 | ptr1的值等于ptr2的值 |
| >0 | ptr1的值大于ptr2的值 |

4.1 模拟实现

cpp 复制代码

int memcmp(const void* ptr1, const void* ptr2, size_t num)
{
	if (*(char*)ptr1 > *(char*)ptr2)
		return 1;
	else if (*(char*)ptr1 < *(char*)ptr2)
		return -1;
	else
	{
		ptr1 = *(char*)ptr1 + 1;
		ptr2 = *(char*)ptr2 + 1;
	}
	return 0;
}
int main()
{
	char arr1[] = "Hello Qiu";
	char arr2[] = "Hello qiu";
	int ret = memcmp(arr1, arr2, sizeof(arr1));
	if (ret > 0)
		printf("'%s' is greater than '%s'.\n", arr1, arr2);
	else if (ret < 0)
		printf("'%s' is less than '%s'.\n", arr1, arr2);
	else
		printf("'%s' is the same as '%s'.\n", arr1, arr2);
	return 0;
}

将传入的指向用void*接收，ptr1和ptr2一个字节一个字节的进行比较，若ptr1大，则返回大于0的值；ptr1相等ptr2，且*ptr1+1、*ptr2+1直到全部比完相同，返回0；ptr2大，返回小于0的值。

感谢各位大佬莅临，如有错误欢迎指出，共同学习进步。