【C语言】内存函数

前言

在C语言编程中，内存操作是绕不开的核心环节，而memcpy、memmove、memset、memcmp这几个内存函数更是高频使用的工具。它们直接作用于内存字节，不受数据类型限制，灵活度极高，但也因细节繁多容易踩坑。本文将从使用方法、核心特点、模拟实现三个维度，把这四个函数讲透，帮你彻底掌握内存操作的精髓。

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一、memcpy

1. 函数核心说明

memcpy的核心作用是从源内存地址开始，向后复制指定字节数的数据到目标内存地址，函数原型如下：

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

• 关键特点 ：
  • 不识别'\0'：即便拷贝过程中遇到字符串结束符，也会继续拷贝，直到完成num个字节。
  • 不处理重叠内存：若源地址（source）和目标地址（destination）的内存区域重叠，拷贝结果未定义，这是它和memmove的核心区别。

2. 实用示例

比如将数组arr1的前5个int元素（共20字节）拷贝到arr2中：

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

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

3. 模拟实现

模拟实现的核心思路是按字节拷贝（因为要适配所有数据类型），同时校验指针合法性：

#include <assert.h>

void * memcpy ( void * dst, const void * src, size_t count)
{
    // 断言防止空指针
    assert(dst && src);
    void * ret = dst;
    // 按字节逐个拷贝
    while (count--) {
        *(char *)dst = *(char *)src;
        dst = (char *)dst + 1;
        src = (char *)src + 1;
    }
    // 返回目标地址，支持链式调用
    return ret;
}

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二、memmove

1. 函数核心说明

memmove是memcpy的增强版，原型和memcpy一致，但支持源/目标内存重叠的场景：

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

当源内存和目标内存重叠时，必须使用memmove，否则会出现数据覆盖错误。

2. 实用示例

将数组arr1的前5个元素拷贝到从arr1+2开始的位置（内存重叠）：

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

int main()
{
    int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    // 拷贝20字节到arr1+2的位置，内存重叠
    memmove(arr1+2, arr1, 20);
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        // 输出：1 2 1 2 3 4 5 8 9 10
        printf("%d ", arr1[i]);
    }
    return 0;
}

3. 模拟实现

核心逻辑是分两种情况处理内存重叠：

• 若目标地址 ≤ 源地址，或目标地址 ≥ 源地址+拷贝字节数（无重叠）：从低地址到高地址拷贝（和memcpy一致）。
• 若内存重叠：从高地址到低地址拷贝，避免数据覆盖。

#include <assert.h>

void * memmove ( void * dst, const void * src, size_t count)
{
    assert(dst && src);
    void * ret = dst;
    // 情况1：无重叠，低地址→高地址拷贝
    if (dst <= src || (char *)dst >= ((char *)src + count)) {
        while (count--) {
            *(char *)dst = *(char *)src;
            dst = (char *)dst + 1;
            src = (char *)src + 1;
        }
    }
    // 情况2：有重叠，高地址→低地址拷贝
    else {
        dst = (char *)dst + count - 1;
        src = (char *)src + count - 1;
        while (count--) {
            *(char *)dst = *(char *)src;
            dst = (char *)dst - 1;
            src = (char *)src - 1;
        }
    }
    return ret;
}

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三、memset

1. 函数核心说明

memset用于将指定内存区域的每个字节设置为指定值，原型如下：

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

• 注意：memset按字节赋值，因此仅适合单字节数据（如char）或批量设置0/0xff等场景，不能直接用于int数组赋值（除非赋值0）。

2. 实用示例

将字符串前6个字节设置为字符'x'：

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

int main ()
{
    char str[] = "hello world";
    // 将前6个字节设为'x'
    memset (str,'x',6);
    // 输出：xxxxxxworld
    printf(str);
    return 0;
}

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四、memcmp

1. 函数核心说明

memcmp用于比较两个内存区域的前num个字节，原型如下：

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

返回值规则（按无符号字符比较）：

返回值	含义
< 0	ptr1首个不同字节 < ptr2对应字节
= 0	前num个字节完全相同
> 0	ptr1首个不同字节 > ptr2对应字节

2. 实用示例

比较两个字符数组的全部字节内容：

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

int main()
{
    char buffer1[] = "DWgaOtP12df0";
    char buffer2[] = "DWGAOTP12DF0";
    int n;
    // 比较整个数组的字节内容
    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);
    else
        printf("'%s' is the same as '%s'.\n", buffer1, buffer2);
    // 输出：'DWgaOtP12df0' is greater than 'DWGAOTP12DF0'（小写字母ASCII码更大）
    return 0;
}

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总结

C语言的这四个内存函数各有侧重：

• memcpy：基础内存拷贝，不处理重叠；
• memmove：增强版拷贝，支持内存重叠；
• memset：按字节设置内存值，注意赋值粒度；
• memcmp：按字节比较内存，区分无符号字符大小。

掌握它们的使用场景和底层实现逻辑，既能避免内存操作的坑，也能更深刻理解C语言"直面内存"的特性。实际开发中，优先使用库函数（效率更高、经过严格测试），理解模拟实现则能帮你夯实内存操作的基础。

至此，我们已梳理完"字符函数和字符串函数"的全部内容了。最后我们在文末来进行一个投个票，告诉我你对哪部分内容最感兴趣、收获最大，也欢迎在评论区聊聊你的学习感受。

以上就是本期博客的全部内容了，感谢各位的阅读以及关注。如有内容存在疏漏或不足之处，恳请各位技术大佬不吝赐教、多多指正。

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