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C語言內存操作函數使用示例梳理講解_C 語言

作者:碳基肥宅 ? 更新時間: 2022-11-12 編程語言

一、memcpy()

函數原型

void * memcpy ( void * dest, const void * src, size_t num );

參數說明

  • 函數 memcpy 從 src 位置開始向后復制 num 個字節的數據到 dest 的內存位置。
  • void * dest 代表目標的內存地址,const void * src 代表源內存地址。其中二者的數據類型均為 void * 。void * 可以存儲任何類型地址的值。因此,該函數拷貝的內存數據可以是任意類型(如果int、float、double等均可)。
  • size_t 即unsigned int類型。注意:num代表的是要拷貝的字節數,而非元素個數!如要從src拷貝一個int類型的數據到dest,則num應傳入4,而非1.
  • 該函數的返回值類型也為 void * ,也即只返回目標地址的數值。后續如何按照基類型取出數據、使用數據,可以由調用方在調用函數后實現。

模擬算法

void* my_memcpy(void* dest, const void* src, size_t num) {
    void *ret = dest;    //保存dest,用于最終輸出
    assert(dest);
    assert(src);
	while (num--) {
		*(char*)dest = *(char*)src1;    //(char*): 取出每一個字節(8 bit)的值,以單個字節為單位進行賦值
		dest = (char*)dest + 1;    
		src = (char*)src + 1;
	}    //void * 類型是不能直接運算的,因為沒有步長。(char*)將dest與src轉換為以char為步長,再向后移動
	return ret;
}
  • 該函數用于實現沒有重疊部分內存的內存數據拷貝。如果source和destination有任何的重疊,復制的結果都是未定義的。
  • 拷貝內存值按從低地址到高地址的順序進行,多用于數組。

根據memcpy()的模擬算法,如果src與dest的內存空間有重疊部分,則可能導致src中的內容被覆蓋,無法輸出正確的值。

src中元素3的位置恰好也是dest中首元素的位置。dest的首元素被更改的同時,src中的元素也被更改。因此,memcpy()是不可用于“自己拷貝到自己后面”這樣的操作的。這一問題留給了memmove()來解決。

使用示例

1.簡單

int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int arr2[10] = { 0 };
	memcpy(arr2, arr1, 20);    //拷貝20個字節,即5個int元素
	float arr3[] = { 1.0f,2.0f,3.0f,4.0f };
	float arr4[5] = { 0.0 };
	memcpy(arr3, arr4, 8);    //拷貝8個字節,即2個float元素
	return 0;
}

2.進階

//示例來自cplusplus官網
/* memcpy example */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
struct {
  char name[40];
  int age;
} person, person_copy;
int main ()
{
  char myname[] = "Pierre de Fermat";    //定義一個字符串
  /* 用 memcpy 拷貝字符串 */
  //每個char類型占一個字節,因此要拷貝的字節數即strlen()+1,加一是因為要把'\0'也拷貝過去。
  memcpy ( person.name, myname, strlen(myname)+1 );
  person.age = 46;
  /* 用 memcpy 拷貝結構體 */
  //sizeof操作符,可以直接得到結構體變量在內存中所占的字節數。
  memcpy ( &person_copy, &person, sizeof(person) );
  //直接完成了結構體之間的數據拷貝:從person拷貝到person_cpy,不用手動轉義,非常方便
  printf ("person_copy: %s, %d \n", person_copy.name, person_copy.age );
  return 0;
}

二、memmove()

函數原型

void * memmove ( void * dest, const void * src, size_t num );

參數說明

  • 該函數的參數與返回值類型與memcpy()函數相同。該函數同樣用作 從 src 位置開始向后復制 num 個字節數據到 dest 的內存位置。
  • memmove()函數與memcpy()函數主要的區別在于memmove()可以進行有內存重疊的數據拷貝,而memcpy()絕對不能。memmove()的功能比memcpy()更加完善。
  • 可以理解為:如果memcpy()函數夠到了60分,那么memmove()函數卻能到達90分。

模擬算法

#include<stdio.h>
#include<string.h>
//模擬實現memmove()
void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num) 
{
	void* ret = dest;	//保存結果用于輸出
	//從前向后拷貝,也可以寫成if(dest <= src || (char*)dest >= (char*)src + num)
	if (dest <= src)
	{
		while (num--) {
			*(char*)dest = *(char*)src;    //拷貝
			dest = (char*)dest + 1;   
			src = (char*)src + 1;     //指針從前向后移動(從低地址向高地址移動)
		}
	}
	else    //從前向后拷貝
	{
		dest = (char*)dest + num - 1;    
		src = (char*)src + num - 1;    //初始化兩指針至各自范圍的最后
		while (num--) {
			*(char*)dest = *(char*)src;    //拷貝    
			dest = (char*)dest - 1;    
			src = (char*)src - 1;    //指針從后向前移動
		}
	}
	return ret;    //返回值為dest
}
//測試代碼///
int main() {
	int arr1[] = { 2,3,4,5,6 };
	my_memmove(arr1+2, arr1, 8);
	//預計 2 3 2 3 6
	for (int i = 0; i < 5; i++) {
		printf("%d ", arr1[i]);
	}
	printf("\n-------------------\n");
	int arr2[] = { 2,3,4,5,6 };
	memmove(arr2 + 2, arr2, 8);
	for (int i = 0; i < 5; i++) {
		printf("%d ", arr2[i]);
	}
	return 0;
}

拷貝順序的結論如圖所示。上面提到,當有內存重疊時,拷貝的順序是有講究的。若不遵守下圖的結論, 仍將導致src中原來的值被覆蓋,無法輸出正確的結果。

***錯誤的模擬算法

如下代碼是錯誤的:

//錯誤的代碼
void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num)
{
    void * ret = dest;
    while (num--) {
	//從前向后拷貝
	    if (dest <= src)
	    {
		    *(char*)dest = *(char*)src;
		    dest = (char*)dest + 1;
	    	src = (char*)src + 1;
	    }
	    else
	    {
		    dest = (char*)dest + num - 1;    //錯誤
		    src = (char*)src + num - 1;    //錯誤
		    *(char*)dest = *(char*)src;
		    dest = (char*)dest - 1;
		    src = (char*)src - 1;
	    }
    return ret;
}

有一些同學可能認為,while(num--)語句與if語句的順序可以調換。正確的代碼是先進行情況判斷,再進入while(num--)進行賦值與移動。將二者順序調換,乍一看沒有什么問題,是先設定一共要移動num次,再進入判斷進行具體的操作。但是這樣書寫是有問題的,因為在dest > src && dest < src+num時,需要從后向前拷貝,這意味著dest和src的起始位置要發生變化。

上述代碼中標記“錯誤”的語句便是dest和src初始化的語句。如果直接將while和if的位置調換,則每一次進入循環,都要初始化一遍dest和src。如此,dest與src的功能就被打亂了。

使用示例

//示例來自cplusplus官網
/* memmove example */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main ()
{
  char str[] = "memmove can be very useful......";
  memmove (str+20,str+15,11);    //表示將包括str+15向后11個字節的內容移動到str+20位置
  puts (str);
  return 0; 
}

輸出:

如下圖,將 src = str+11 位置開始,包括該位置共向后拷貝11字節。每個char占一個字節,因此拷貝了"very useful"這7個char字母至dest = str+20的位置。

三、memset()

函數原型

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

參數說明

  • 第一個參數 ptr 為指針類型,表示要進行操作的內存的地址。如要對數組arr進行內存內容設置,則該參數的值為arr。
  • 第二個參數 value 為要設定的內存的值。該值的數據類型是int型,但char值也是可以的。
  • 第三個參數 num 為要設置值的內存的字節數。注意:是字節數,而不是元素的個數。如要改變兩個int類型的值,num應為 8 ,而不是2.

使用說明

例如,有數組arr:[ 1 2 3 4 5 ]

要將其前兩個元素值設定為0,則可使用memset函數:memset(arr, 0 , 8)

輸出:[ 0 0 3 4 5 ].原理如下(以小端存儲的形式展現):

arr數組為int類型,一個int為4字節、32bit,內存中的存儲如下(二進制):

01 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

02 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

03 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

04 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

05 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

memset(arr, 0, 8),將前8個字節(2個int)置為0(其實每個比特位都被置為0了,但由于其它的比特位已經為0,故沒有標出來)

但若使用 memset(arr, 1, 8),并不是把數組前兩個元素置為 1 .因為memset()函數是針對內存中每個字節的,memset(arr, 1, 8)的實際作用是將前8個字節中的內容全部置為1.

00 00 00 01 00 00 00 01 00 00 00 01 00 00 00 01

00 00 00 01 00 00 00 01 00 00 00 01 00 00 00 01

03 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

04 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

05 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00

此時,前4字節按照int類型解析出來,結果為1000000010000000100000001,即16843009。

總結:

  • int類型數組除了置0外,用memset置換成任何數都是錯的。
  • memset只適用于每個元素只占1個字節的數組,比如char型數組。因為memset的操作單位就是每個字節。只有char類型的數組不會出現錯誤。

使用示例

//示例來自cplusplus官網
/* memset example */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main ()
{
  char str[] = "almost every programmer should know memset!";
  memset (str,'-',6);    //表示將從str開始,包括str向后6個字節的內存內容置為'-'
  puts (str);
  return 0;
}

//輸出:------ every programmer should know memset!

四、memcmp()

函數原型

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

參數說明

  • 比較ptr1和ptr2指針開始的num個字節。
  • ptr1和ptr2分別是兩個代表要比較的內存空間(一般是數組)的指針。
  • num是要比較的字節數。(注意:不是元素個數)。

使用說明

返回值為整型,若返回值>0,則ptr1的內存長度大于ptr2;若返回值==0,則二者相等;若返回值<0,則ptr1的內存長度小于ptr2

使用示例

//示例來自cplusplus官網
/* memcmp example */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main ()
{
  //創建兩個要用作比較的數組
  char buffer1[] = "DWgaOtP12df0";    
  char buffer2[] = "DWGAOTP12DF0";
  //接受比較的結果
  int n;
  //要比較的字節數為buffer1的長度
  //兩字符串的比較可以用strcmp(buffer1,buffer2)函數實現,原理大致相同。
  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;
}

原文鏈接:https://blog.csdn.net/wyd_333/article/details/126826890

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