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系列专栏  C语言知识

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在C语言的内存管理领域，四大秘境之一的内存操作函数无疑为程序员提供了强大的工具。这些函数——memcpy、memmove、memset、memcmp——各自拥有独特的用途和特性，它们在内存操控中扮演着至关重要的角色。

目录

一、memcpy——内存的拷贝艺术

1.1 memcpy的使用

1.2 memcpy的模拟实现

1.3 重叠问题

二、memmove——内存的移动魔法

2.1 memmove的使用

2.2 memmove的模拟实现

 三、memset——内存的初始化神器

 四、memcmp——内存的比较之术

一、memcpy——内存的拷贝艺术

在前面我们讲了许多字符串函数：

C语言字符函数与字符串函数：编织文字的舞会之梦（上）-CSDN博客

C语言字符函数与字符串函数：编织文字的舞会之梦（下）-CSDN博客

其中我们发现strcpy和memcpy非常相似，我们了解了str代表字符串，cpy代表copy，也就是拷贝，那mem是什么呢？其实它是memory的简写，memory我们都知道是记忆的意思，而它还有一个意思——内存。可以简单理解为计算机的记忆，那不就是内存嘛。那我们可以推断出来，memcpy，它的作用是用来拷贝内存的。

1.1 memcpy的使用

它的原型如下：

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

不难看出，它和strncpy的参数是一模一样的，没错，正是如此，只不过它可以copy任意类型的，而strncpy只能拷贝字符串。

1.原理：memcpy从source的位置开始，向后复制num个字节，到destination指向的内存的位置。

2.与strncpy不同的是，mem在遇到'\0'时不会停止。

3.使用需要包含头文件<string.h>。

#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;

}

运行结果：

1.2 memcpy的模拟实现

聊完它的基本原理以及使用后，我们再来看看它的模拟实现。

首先通过参数来看，我们传进去一个目的地，一个源头，还有字节数，那我可以这么写：

<code>void* memcpy(void* dst, const void* src, size_t count)

接下来我们可以使用循环，次数为count，由于count是字节数，所以我们这里一个字节一个字节进行拷贝会比较容易操作。而void*类型的指针不可以解引用，我们需要进行强制类型转换，将其转换成char*，代码如下：

void* memcpy(void* dst, const void* src, size_t count)

{

void* ret = dst;

assert(dst);

assert(src);

/*

* copy from lower addresses to higher addresses

*/

while (count--) {

*(char*)dst = *(char*)src;

dst = (char*)dst + 1;

src = (char*)src + 1;

}

return(ret);

}

 这里返回ret（目标空间的首元素地址）是因为在memcpy中返回的也是这个：

但是问题出现了，如果目标空间和源头重叠了怎么办？ 

1.3 重叠问题

我们来看下面一段代码：

<code>#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include<assert.h>

void* my_memcpy(void* dst, const void* src, size_t count)

{

void* ret = dst;

assert(dst);

assert(src);

/*

* copy from lower addresses to higher addresses

*/

while (count--) {

*(char*)dst = *(char*)src;

dst = (char*)dst + 1;

src = (char*)src + 1;

}

return(ret);

}

int main()

{

int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };

int arr2[10] = { 0 };

my_memcpy(arr1+2, arr1, 20);

int i = 0;

for (i = 0; i < 10; i++)

{

printf("%d ", arr1[i]);

}

return 0;

}

我们可以看到目标空间与源头有重叠的部分，本来我们想把1,2,3,4,5拷贝到3,4,5,6,7的位置。

预期结果：1，2，1，2，3，4，5，8，9，10 

实际结果：

这是为什么呢？这是因为在拷贝3的时候，3的位置已经是1了，3被覆盖掉了，其他的同理。这可怎么办呢？其实memcpy它被设计出来就是为了拷贝不重叠的情况的，如果它拷贝到重叠的部分，结果都是未定义的。那我们就没办法完成拷贝重叠部分了嘛？别着急，下面这个函数就可以解决这个问题。

二、memmove——内存的移动魔法

memmove和memcpy几乎是一模一样的，唯一的差别就是它可以处理重叠的源内存块和目标内存块。

2.1 memmove的使用

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

来看刚刚的问题的代码解决：

#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;

}

运行结果：

它是怎么实现的呢？我们试着来模拟一下。

2.2 memmove的模拟实现

我们先来画图解析一下：

我们正常来讲是将1拷贝到3,2拷贝到4，是正着拷的。那如果我们反过来，先把5拷过去，倒着拷是不是就避免了被重叠覆盖的情况了。

这里有的人就耍小聪明了，就喜欢死记硬背了，正着拷不行，那就都倒着拷。

那再来看这张图：

如果我还是倒着拷的话，还是会覆盖。

所以我们得到了一个结论：当dest在src左面时，从前向后拷（正着拷）；当dest在src右面时，从后向前拷（倒着拷）。

当你不理解的时候，画个图自己捋一下就好了。

思路有了，我们来看代码：

<code>void* memmove(void* dst, const void* src, size_t count)

{

void* ret = dst;

if (dst <= src || (char*)dst >= ((char*)src + count)) {

//正着拷形式如同memcpy

while (count--) {

*(char*)dst = *(char*)src;

dst = (char*)dst + 1;

src = (char*)src + 1;

}

}

else {

//倒着拷将首元素地址+字节数再-1即可指向最后一个字节。

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);

}

 三、memset——内存的初始化神器

从名字上来看，set译为设置，那这个函数的作用大概率是设置内存的。

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

首先来看它的三个参数：

1.ptr：一个void*类型的指针，指向要被填充的内存块。

2.value：要设置的值。

3.num：字节的个数（设置多少个value的值，以字节为单位）

也就是说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。

 

它包含在头文件<string.h>中。

 因此memset经常被用来写游戏外挂。

我们来看代码实例：

<code>#include <stdio.h>

#include <string.h>

int main ()

{

char str[] = "hello world";

memset (str,'x',6);

printf(str);

return 0;

}

运行结果：

切记：memset以字节为单位设置，若用于数组中，绝不是以元素为单位！！

 四、memcmp——内存的比较之术

经过这么多次的学习，我们已经对mem和cmp非常熟悉了，一个是内存，一个是比较。显然这个函数是用来比较两个内存块的大小的。

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

原理：⽐较从ptr1和ptr2指针指向的位置开始，向后的num个字节

返回值如下：

 其实和strcmp相类似。

代码示例：

<code>#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;

}

来看运行结果：

完