内存函数(memcpy和memmove函数超详解)-程序员宅基地

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       上一章我们讲到了字符串函数及其具体实现, 这一章我们来讲解内存函数的应用。像字符串函数一样,有些重要的内存函数我们也需要学会,掌握并应用。

       我们先看一段代码:

int main()
{
    int arr1[] = { 1,2,3,4,5 };
    int arr2[5] = { 0 };
    strcpy(arr2, arr1);//将arr1内容拷贝到arr2里面
    //strcpy接收类型为char*,可是这是整形数组,又因为是小端存储
    //char*只能访问一个字节,只将1拷贝到arr2里面去
    return 0;
}

       这里有人会问:什么是小端存储?这里可以去看我的另外一篇文章:https://mp.csdn.net/mp_blog/creation/editor/134787235

       相信通过我这篇文章各位都已经理解了什么是大小端,有基础的同学会很舒服,所以预先善其事,必先利其器。

       继续分析以上代码,因为strcpy函数遇到'/0'就停止,有因为是小端存储,从低地址开始访问,arr1中首个元素是1,内存中就是01 00 00 00,所以只会把第1个元素拷贝进去。7b53252df2b8415f85bf0dc1e3fdafbb.png 

       此时该如何应对?那么就该这篇文章的主角登场了:memcpy! c2de1bd64cca4eec824b79fe9a2cf0dc.png

       函数返回的地址是目的地首元素地址,第一个参数类型是目的地数组地址,第2个参数类型是源头(拷贝的内容)数组首元素地址,第3个参数是源头数组的大小(单位是字节)。

       我们使用memcpy内存函数,把arr1的内存拷贝到arr2的内存中。

中。
int main()
{
    int arr1[] = { 1,2,3,4,5 };
    int arr2[5] = { 0 };
    //memcpy内存拷贝函数
    //void * memcpy(void * destination, const void * source, size_t num)
    memcpy(arr2, arr1, 5*sizeof(arr1[0]));//或者sizeof(arr1)
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 5; i++)
    {
        printf("%d ", arr2[i]);
    }
    return 0;
}

2917dd0949d8471da8e8c0cd058e3c32.png

       我们在举个例子,复制结构体的内存:

struct S
{
    char name[20];
    int age;
};
int main()
{
    struct S arr3[] = { {"张三",20},{"李四"},30 };
    struct S arr4[3] = { 0 };
    memcpy(arr4, arr3, sizeof(arr3));

    return 0;
}

9b6cdec1517d4d619dbcd5aa8cf7fdb2.png        我们依旧来模拟实现memcpy函数:

void my_memcpy(void* dest, const void* str, size_t sz)
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		*(char*)dest = *(char*)str;
		(char*)dest = (char*)dest + 1;
		(char*)str = (char*)str + 1;
	}
}

int main()
{
	int arr1[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
	int arr2[5] = { 5,4,3,2,1 };
	my_memcpy(arr1, arr2, 5 * sizeof(int));

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

5ce0d2360022404190f333dbd1eb8ce9.png

       但是,问题来了,我们先给出代码,并看运行结果:

void my_memcpy(void* dest,const void* str, size_t sz) 
{
	int i = 0;
	for (i = 0; i < sz; i++)
	{
		*(char*)dest = *(char*)str;
		(char*)dest = (char*)dest + 1;
		(char*)str = (char*)str + 1;
	}
}

int main()
{
	int arr1[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
	my_memcpy(arr1 + 2, arr1, 5 * sizeof(int));
	//猜测结果应该是 1 2 1 2 3 4 5 8 9 10

	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", arr1[i]);//1 2 1 2 3 4 5 8 9 10
	}
	return 0;
}

        以下是我们想要的结果:c67dfa2a3a6c4920a69c595a337ce4c7.png

       但是实际输出是这个: 

c6eb60039af6440b9b8b815f885a250f.png

       这里我们来看看原因:266f1a385f7d48ab882f51c90e935a8a.png

       当我们源数组和目的数组有共同内容时,就会出错,向strcat一样,但是strcat的解决办法有strnacat,加上指定的长度即可。一样的,解决这个问题有memmove函数。

       memcpy这个函数使用有限制条件。C规定:memcpy函数处理不重叠内存的数据;memmove函数处理重叠内存的数据。可是当你使用memcpy函数时你会发现他处理的没有问题。可我们目前实现的这个代码,已经满足了C语言的规定。

int main()
{
	int arr1[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
	memmove(arr1 + 2, arr1, 5 * sizeof(int));
	//这次结果就是 1 2 1 2 3 4 5 8 9 10

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

f325307043f14ee3b477bfced395c138.png

        这个函数很神奇,这是怎么回事,我们将目的地址+ 3.我们来看图解:e241f2f8d7584b43a8f37fc85a2f60cc.png

       此时内存是从后向前复制复制的。但是还是会有问题:1ec71b7134d44b719b9ff8d72b991627.png

       这时就要从前向后拷贝内存:4c160734f6834194ab18cb531eb83c12.png        根据以上情况,我们要分类讨论:

  1. 目标地址大于拷贝地址,我们从拷贝地址末尾开始向前拷贝,从后向前拷贝。
  2. 目标地址小于拷贝内存地址,我们从拷贝地址头部向后拷贝,从前向后拷贝。

       所以有了以上基础,我们就来模拟实现memmove函数:

void my_memmove(void* dest, const void* str, size_t sz)
{
	if ((char*)dest > (char*)str)
	{
		//目的地址 > 拷贝地址
		//从后向前复制
		(char*)dest += sz - 1;
		(char*)str += sz - 1;
        //从后往前拷贝,找到最后一个内存地址
        //因为是字节拷贝,找到 拷贝数量 - 1 的地址开始拷贝
		int i = 0;
		for (i = 0; i < sz; i++)
		{
			*(char*)dest = *(char*)str;
			(char*)dest -= 1;
			(char*)str -= 1;
		}
	}
	else
	{
		//目的地址 < 拷贝地址
		//从前向后复制
		int i = 0;
		for (i = 0; i < sz; i++)
		{
			*(char*)dest = *(char*)str;
			(char*)dest += 1;
			(char*)str += 1;
		}
	}
}


int main()
{
	int arr1[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
	int arr2[10] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };

	my_memmove(arr1 + 3, arr1, 5 * sizeof(int));
	//从后向前拷贝
	my_memmove(arr2, arr2 + 3, 5 * sizeof(int));
	//从前向后拷贝
	
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", arr1[i]);
	}
	printf("\n");
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", arr2[i]);
	}
	return 0;
}

3b516e02612d4835b1b01d82c0315d13.pngec74e8679931454e869ec6f27739e2e3.png

       C语言规定:memcpy 拷贝的就是不重叠的内存,memmove 拷贝的就是重叠的内存。但是VS2022 memcpy 也可以实现重叠内存拷贝。考虑到可移植性,所以我们还是拷贝重叠内存时还是使用memmove函数。

       最后一个是内存设置函数,这个其实一般就是初始化内存为0时我们使用(一般是使用指针动态开辟空间使用),针对的是每个字节。6a5d4ce745274b09af91648812e7ab2f.png

int main()
{
    //memset设置缓冲区为一个特定的字符
    // void* memset(void* dest,  int c,  size_t count)
    //                 目的地   自己设的 改变的字节数
    // memset内存设置函数
    char arr[10] = "";
    memset(arr, '#', 10);
    return 0;
}

89aff8979dca47cd9a329dcbd251aa38.png

       只能针对每个字节,否则会出现问题:

int main()
{
    int arr[10] = { 0 };
    memset(arr, 1, 10);
    //最后一个数单位是字节,把每个字节都改成1
    return 0;
}

fb82afba858f4f25ad444ac921e80a52.png

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