C语言之常用内存函数以及模拟实现

前言

一、memcpy的使用和模拟实现

二、memmove的使用和模拟实现

三、memset的使用和模拟实现

四、memcmp的使用和模拟实现

总结

前言

本文主要讲述C语言中常用的内存函数：memcpy、memmove、memset、memcmp。内容不多，除了了解如何使用，还会进行模拟实现这些库函数，希望对大家有所帮助。

快一个月没有更新了，因为期末考试的原因，现在慢慢恢复正常更新速度

注意：内存函数使用的头文件为<string.h>

之所以叫做内存函数，是因为这些函数是以‘内存块’进行作用的

一、memcpy的使用和模拟实现

1.使用

函数声明：void * memcpy ( void * destination, const void * source, size_t num )

参数说明：

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：指向要复制的数据源的指针，类型转换为类型为 const void* 的指针。
num：要复制的字节数，size_t 是无符号整数类型。
函数返回一个 void* 类型的指针

函数功能：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。

注意事项：

这个函数在遇到 '\0' 的时候并不会停下来，这是与字符串函数的区别
如果source和destination有任何的重叠，复制的结果都是未定义的。如果想复制自己的某个部分到自己的某处，请使用memmove
num的大小不能超过destination指向的空间大小

演示：

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{int arr1[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int arr2[5] = { 0 };//将arr1中的3,4,5,6,7复制到arr2中memcpy(arr2, arr1 + 2, 20);for (int i = 0; i < 5; i++){printf("%d ", arr2[i]);}return 0;
}

运行结果：

解疑：需要注意的就是num参数是需要复制的字节数，一个整形是4个字节，因此复制5个整形需要20个字节。

2.模拟实现

#include <stdio.h>
#include <assert.h>//src需要const修饰，保证它不会被修改
void* my_memcpy(void* dest, const void* src, size_t num)
{assert(dest && src);//断言判断是否为空指针void* ret = dest;int i = 0;for (i = 0; i < num; i++){*(char*)dest = *(char*)src;//不能使用后置++移动指针(char*)dest += 1;(char*)src += 1;}return ret;
}int main()
{int arr1[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int arr2[5] = { 0 };//将arr1中的3,4,5,6,7复制到arr2中my_memcpy(arr2, arr1 + 2, 20);for (int i = 0; i < 5; i++){printf("%d ", arr2[i]);}return 0;
}

运行结果：

解疑：模拟实现，void*指针不能直接使用，需要将形参进行强制类型转换，函数中那一处为什么不能使用后置++来移动指针，因为强制类型转换是临时的，后置++相当于作用在void*指针上，无法编译，虽然在vs上可以使用前置++来达到同样效果，但不保证所以编译器都能这样使用。

二、memmove的使用和模拟实现

1.使用

函数声明：void * memmove ( void * destination, const void * source, size_t num )

参数与memcpy一致

函数功能：除了与memcpy具有相同的功能外，还允许允许目标指针和源指针重叠。

演示：

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };//将arr中4,5,6,7,8复制到起始处memmove(arr, arr + 3, 20);for (int i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}

运行结果：

解疑：除了复制自己，memmove也可以像memcpy一样使用，这里不再演示

2.模拟实现

1. 首先，要模拟实现这个库函数，我们可以画图分析：

2. 如图，当目标区域dest在源区域src后边，src按顺序从前往后传会导致4,5的数据被修改，src走到下标为3时，对应的数字是1不是4，所以无法达到函数需要实现的效果。

3. 这时，我们可以使src从后往前的顺序复制到dest的位置，这样就可以避免src未被复制区域数据被修改，如下图：

4. 如下图，当目标区域dest在源区域src前面时，这时候src从后向前传又不行了，因为修改了待复制区域的数据。

5. 这种情况我们可以从前往后传，如下图，这样就避免了待复制数据被修改。

6. 最后一种情况，目标区域与源区域不重合。这时候src无论是从前往后还是从后向前都可以，为了后续写代码方便，我们采用从前往后传。

#include <stdio.h>
#include <assert.h>void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num)
{assert(dest && src);void* ret = dest;if (src < dest){while (num--){*((char*)dest + num) = *((char*)src + num);}}else{for (int i = 0; i < num; i++){*(char*)dest = *(char*)src;(char*)dest += 1;(char*)src += 1;}}return ret;
}int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };my_memmove(arr, arr + 3, 20);for (int i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}

运行结果：

温馨提示：我们通过VS试验发现，memcpy也可以自己复制自己，这说明VS中memcpy和memmove很可能使用了相同的逻辑。但C语言标准规定了memcpy不处理与自身内容重叠的数据，不能保证所有编译器的memcpy库函数都与VS的相同，所以我们一般处理重叠内存块的数据时，还是采用memmove。从效果上来说，memmove可以完全替代memcpy，但存在就有自身的道理。

三、memset的使用和模拟实现

1.使用

函数声明：void * memset ( void * ptr, int value, size_t num )

函数功能：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。

参数解释：

ptr：指向要填充的内存块的指针。
value：要设置的值。该值作为 int 传递，但该函数使用此值的无符号字符转换填充内存块。
num：要设置为该值的字节数。
最后返回被设置的指针

演示：

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{char ch[] = "hello world";//将world改为*号memset(ch + 6, '*', 5);printf("%s\n", ch);return 0;
}

注意：因为字符也属于整形类，存储的是其ASCII码值，所以直接写想设置的字符

运行结果：

提醒：使用memset设置整形数组时，需要注意以下问题

如：想把前5个数字全改为1

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };//想把前5个数字全改为1memset(arr, 1, 20);for (int i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}

运行结果：

解疑：运行结果不尽人意，是什么原因呢，其实很简单，设置值是按照字节来挨个设置的。比如数组的首元素1，它的原码为 00000000 00000000 00000000 00000001，换成16进制为：00 00 00 01，将每一个字节设置为1，结果就是：01 01 01 01 ，换算为十进制就是 1684009

2.模拟实现：

#include <stdio.h>
#include <assert.h>void* my_memset(void* ptr, int value, size_t num)
{assert(ptr);void* ret = ptr;for (int i = 0; i < num; i++){*(char*)ptr = value;(char*)ptr += 1;}return ptr;
}int main()
{char ch[] = "hello world";//将world改为*号my_memset(ch + 6, '*', 5);printf("%s\n", ch);return 0;
}

运行结果：

四、memcmp的使用和模拟实现

1.使用

函数声明：int memcmp ( const void * ptr1, const void * ptr2, size_t num )

函数功能：比较从ptr1和ptr2指针指向的位置开始，向后的num个字节

参数说明：ptr1与ptr2指向是需要比较的内存块。num就是要比较的字节数

演示：

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{char ch1[] = "abcdefg";char ch2[] = "abcdxfg";int ret1 = memcmp(ch1, ch2, 4);int ret2 = memcmp(ch1, ch2, 6);int ret3 = memcmp(ch2, ch1, 6);printf("%d\n", ret1);printf("%d\n", ret2);printf("%d\n", ret3);return 0;
}

运行结果：

2.模拟实现

#include <stdio.h>
#include <assert.h>int my_memcmp(const void* ptr1, const void* ptr2, size_t num)
{assert(ptr1 && ptr2);int i = 0;for (i = 0; i < num; i++){if (*(char*)ptr1 > *(char*)ptr2){return 1;}else if (*(char*)ptr1 < *(char*)ptr2){return -1;}(char*)ptr1 += 1;(char*)ptr2 += 1;}return 0;
}int main()
{char ch1[] = "abcdefg";char ch2[] = "abcdxfg";int ret1 = my_memcmp(ch1, ch2, 4);int ret2 = my_memcmp(ch1, ch2, 6);int ret3 = my_memcmp(ch2, ch1, 6);printf("%d\n", ret1);printf("%d\n", ret2);printf("%d\n", ret3);return 0;
}

运行结果：