C语言内存函数
本文介绍了四种内存操作函数的使用和实现原理:1.memcpy用于内存复制,不处理重叠区域;2.memmove可处理重叠内存的复制,通过判断地址关系选择正向或反向拷贝;3.memset用于内存填充;4.memcmp用于内存比较。重点分析了memcpy和memmove的模拟实现,包括地址转换、字节拷贝方式以及重叠区域的处理策略,展示了这些底层函数的工作原理和使用场景。
一、memcpy使用和模拟实现
void * memcpy ( void * destination, const void * source, size_t num );
1.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。
2. 这个函数在遇到 '\0' 的时候并不会停下来。
3. 如果source和destination有任何的重叠,复制的结果都是未定义的。
使用例子:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
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;
}
输出结果:
1 2 3 4 5 0 0 0 0 0
memcpy函数的模拟实现:
void* memcpy(void* dst, const void* src, size_t count)
{
void* ret = dst;
assert(dst);
assert(src);
while (count--) {
*(char*)dst = *(char*)src;
dst = (char*)dst + 1;
src = (char*)src + 1;
}
return(ret);
}
函数的作用是把源地址 src 指向的内存中的 count 个字节复制到目标地址 dst 中,并返回目标地址的起始位置。
函数一开始用 void* ret = dst; 保存了原始的目标地址,因为在后续循环中 dst 指针会不断向后移动。
在拷贝过程中,使用 while (count--) 循环逐字节进行复制。由于 void* 不能直接解引用,因此把 dst 和 src 强制转换成 char* 类型。每次循环都把当前 src 指向的一个字节赋值给 dst,然后两个指针都向后移动 1 个字节,直到 count 减为 0 为止。最后函数返回最开始保存的目标地址 ret,这与标准库 memcpy 的返回方式一致。
注意,这种实现方式是从低地址向高地址顺序拷贝的,因此当源内存和目标内存发生重叠时,可能会导致数据错误。如果需要安全处理重叠区域,可以使用 memmove。
二、memmove使用和模拟实现
void * memmove ( void * destination, const void * source, size_t num );
1.和memcpy的差别就是memmove函数处理的源内存块和目标内存块是可以重叠的。
2.如果源空间和目标空间出现重叠,就得使用memmove函数处理。
使用例子:
#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;
}
输出结果:
1 2 1 2 3 4 5 8 9 10
memmove的模拟实现:
void* memmove(void* dst, const void* src, size_t count)
{
void* ret = dst;
if (dst <= src || (char*)dst >= ((char*)src + count)) {
/*
* Non-Overlapping Buffers
* copy from lower addresses to higher addresses
*/
while (count--) {
*(char*)dst = *(char*)src;
dst = (char*)dst + 1;
src = (char*)src + 1;
}
}
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);
}
这段代码和 memcpy 的主要区别在于:memmove 可以正 确处理内存重叠的情况。函数同样先用 void* ret = dst; 保存目标地址的起始位置。
if (dst <= src || (char*)dst >= ((char*)src + count)) 这个条件的意思是判断两块内存是否发生重叠。如果目标地址在源地址之前,或者目标地址在源数据末尾之后,说明两块内存不存在重叠区域。这种情况下,就可以像 memcpy 一样,从低地址向高地址顺序拷贝,每次复制一个字节,然后两个指针都向后移动。
而如果不满足这个条件,就说明发生了重叠,并且目标地址在源地址的中间区域。如果仍然从前往后拷贝,就可能会把还没来得及复制的源数据覆盖掉,导致数据错误。因此在这种情况下,代码采用“从后往前拷贝”的方式。先把 dst 和 src 指针都移动到各自区域的最后一个字节位置,即加上 count 再减 1,然后在循环中每次复制一个字节,并让指针向前移动。这样就能保证还未复制的数据不会被提前覆盖。
三、memset函数的使用
void * memset ( void * ptr, int value, size_t num );
memset是用来设置内存的,将内存中的值以字节为单位设置成想要的内容。
使用例子:
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main ()
{
char str[] = "hello world";
memset (str,'x',6);
printf(str);
return 0;
}
输出结果:
xxxxxxworld
四、memcmp函数的使用
int memcmp ( const void * ptr1, const void * ptr2, size_t num );
比较从ptr1和ptr2指针指向的位置开始,向后的num个字节
使用例子:
#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);
else
printf("'%s' is the same as '%s'.\n", buffer1, buffer2);
return 0;
}
输出结果:
'DWgaOtP12df0' is greater than 'DWGAOTP12DF0'.
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