[C]基础15.C语言内存函数

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文章目录

0、总结
1、memcpy使用和模拟实现
- [1.1 memcpy的使用](#1.1 memcpy的使用)
- [1.2 memcpy的模拟实现](#1.2 memcpy的模拟实现)
2、memmove使用和模拟实现
- [2.1 memmove的使用](#2.1 memmove的使用)
- [2.2 memmove的模拟实现](#2.2 memmove的模拟实现)
3、memset函数的使用
- [3.1 memset的使用](#3.1 memset的使用)
- [3.2 memset的模拟实现](#3.2 memset的模拟实现)
4、memcmp函数的使用
- [4.1 memcmp的使用](#4.1 memcmp的使用)
- [4.2 memcmp的模拟实现](#4.2 memcmp的模拟实现)

0、总结

在C语言中，有一些常用的内存操作函数，它们在处理内存数据时非常实用。下面将详细介绍memcpy、memmove、memset和memcmp这四个函数的使用方法及模拟实现。

1、memcpy使用和模拟实现

1.1 memcpy的使用

介绍：

头文件：string.h
函数原型：void* memcpy(void* destination, const void* source, size_t num);
作用：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。
参考：https://legacy.cplusplus.com/reference/cstring/memcpy/

总结如下：

源和目标内存块不能重叠，否则会导致未定义行为。
不检查源数据中的终止符，总是复制指定的字节数。
目标内存空间需要足够大以容纳复制的数据，否则会导致内存溢出。

1.2 memcpy的模拟实现

c 复制代码

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

void* my_memcpy(void* dst, const void* src, size_t count) {
	// 保存目标地址，方便最后返回
	void* ret = dst;
	// 断言确保目标和源地址都非空，防止出现空指针异常
	assert(dst != NULL && src != NULL);
	while (count--) {
		// 将源地址对应的字节内容复制到目标地址对应的字节位置
		*(char*)dst = *(char*)src;
		// 目标和源地址分别向后移动一位，指向下一个字节位置
		dst = (char*)dst + 1;
		src = (char*)src + 1;
	}
	return ret;
}

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

	return 0;
}

思考1：为什么((char*)src)++不行？

((char*)src)++是错误的，因为它试图对一个临时值进行递增操作，导致未定义行为。
src = (char*)src + 1;是正确的，因为它先进行类型转换，再进行加法操作，最后将结果赋值给 src，符合C语言的语法规则和逻辑。

思考2 ：memcpy和strncpy的区别？

操作对象：memcpy操作的是内存块，按字节复制；strncpy专门用于处理字符串，复制字符直到遇到字符串结束符'\0'或复制完指定数量的字符。
终止条件：memcpy不检查字符串结束符'\0'，严格复制指定字节数；strncpy会在遇到'\0'时停止复制（除非要复制的字符数大于字符串长度）。
安全性：strncpy在处理字符串时更安全，能避免因未正确处理结束符导致的缓冲区溢出等问题；memcpy若使用不当，容易引发内存越界问题。

2、memmove使用和模拟实现

2.1 memmove的使用

介绍：

头文件：string.h
函数原型：void* memmove(void* destination, const void* source, size_t num);
作用：功能和memcpy一样，差别是memmove能处理源空间和目标空间的重叠情况。
参考：https://legacy.cplusplus.com/reference/cstring/memmove/

2.2 memmove的模拟实现

讲解模拟实现之前，先讲讲while(num--)，这个理解很重要。

c 复制代码

#include <stdio.h>

// 主函数
int main() {
	
	int num = 3;
	while (num--) {
		printf("num is now: %d\n", num);
	}
	return 0;
}

c 复制代码

运行：
num is now: 2
num is now: 1
num is now: 0

总结：

当前值用于判断循环条件，然后才减 1。

然后讲解模拟实现：

c 复制代码

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

void* my_memmove(void* dst, const void* src, size_t count) {

	assert(dst != NULL && src != NULL);
	void* ret = dst;
	if (dst < src)
	{
		while (count--)
		{
			*(char*)dst = *(char*)src;
			dst = (char*)dst + 1;
			src = (char*)src + 1;
		}
	}
	else
	{
		while (count--)
		{
			*((char*)dst + count) = *((char*)src + count);
		}
	}
	return ret;
}


// 主函数
int main() {

	int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	//my_memmove(arr1, arr1+2, 20);  // d < s
	my_memmove(arr1 + 4, arr1 + 2, 20);  // d < s

	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", arr1[i]);
	}
	printf("hello");
	return 0;
}

总结：在移动过程中，想象目标地址（dst）可以灵活调整位置。在不断比较中清晰掌握目标地址小于源地址（dst < src）和源地址大于目标地址（src > dst）的两种情况。

3、memset函数的使用

3.1 memset的使用

介绍：

头文件：string.h
函数原型：void* memset(void* ptr, int value, size_t num);
作用：将ptr指向的内存块的前num个字节都设置为value（以unsigned char形式解释）。
参考：https://legacy.cplusplus.com/reference/cstring/memset/

3.2 memset的模拟实现

c 复制代码

#include <stdio.h>

void* my_memset(void* ptr, int value, size_t num) {
	unsigned char* p = (unsigned char*)ptr;
	while (num--) {
		*p++ = (unsigned char)value;
	}
	return ptr;
}

// 主函数
int main() {
	char str[] = "almost every programmer should know memset!";
	my_memset(str, '-', 6);
	printf("%s\n", str);
	return 0;
}

c 复制代码

运行：
------ every programmer should know memset!

4、memcmp函数的使用

4.1 memcmp的使用

介绍：

头文件：string.h
函数原型：int memcmp(const void* ptr1, const void* ptr2, size_t num);
作用：比较ptr1和ptr2指向的内存块的前num个字节。若相等返回0；若ptr1所指内存大于ptr2，返回正数；否则返回负数。
参考：https://legacy.cplusplus.com/reference/cstring/memcmp/

4.2 memcmp的模拟实现

c 复制代码

#include <stdio.h>

int my_memcmp(const void* ptr1, const void* ptr2, size_t num) {
	const unsigned char* p1 = (const unsigned char*)ptr1;
	const unsigned char* p2 = (const unsigned char*)ptr2;
	while (num--) {
		if (*p1 != *p2) {
			return *p1 - *p2;
		}
		p1++;
		p2++;
	}
	return 0;
}

// 主函数
int main() {
	char buffer1[] = "DWgaOtP12df0";
	char buffer2[] = "DWGAOTP12DF0";
	int n = my_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);
	} else {
		printf("'%s' is the same as '%s'.\n", buffer1, buffer2);
	}
	return 0;
}

c 复制代码

运行：
'DWgaOtP12df0' is greater than 'DWGAOTP12DF0'.

完。