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C語言內(nèi)存操作函數(shù)使用示例梳理講解

 更新時間:2022年09月22日 08:29:51   作者:碳基肥宅  
這篇文章主要介紹了C語言庫函數(shù)中的內(nèi)存操作函數(shù)memcpy()、memmove()、memset()、memcmp()使用示例分析,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值,需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

一、memcpy()

函數(shù)原型

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

參數(shù)說明

  • 函數(shù) memcpy 從 src 位置開始向后復(fù)制 num 個字節(jié)的數(shù)據(jù)到 dest 的內(nèi)存位置。
  • void * dest 代表目標(biāo)的內(nèi)存地址,const void * src 代表源內(nèi)存地址。其中二者的數(shù)據(jù)類型均為 void * 。void * 可以存儲任何類型地址的值。因此,該函數(shù)拷貝的內(nèi)存數(shù)據(jù)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(jié)數(shù),而非元素個數(shù)!如要從src拷貝一個int類型的數(shù)據(jù)到dest,則num應(yīng)傳入4,而非1.
  • 該函數(shù)的返回值類型也為 void * ,也即只返回目標(biāo)地址的數(shù)值。后續(xù)如何按照基類型取出數(shù)據(jù)、使用數(shù)據(jù),可以由調(diào)用方在調(diào)用函數(shù)后實現(xiàn)。

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(jié)(8 bit)的值,以單個字節(jié)為單位進(jìn)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(zhuǎn)換為以char為步長,再向后移動
	return ret;
}
  • 該函數(shù)用于實現(xiàn)沒有重疊部分內(nèi)存的內(nèi)存數(shù)據(jù)拷貝。如果source和destination有任何的重疊,復(fù)制的結(jié)果都是未定義的。
  • 拷貝內(nèi)存值按從低地址到高地址的順序進(jìn)行,多用于數(shù)組。

根據(jù)memcpy()的模擬算法,如果src與dest的內(nèi)存空間有重疊部分,則可能導(dǎo)致src中的內(nèi)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(jié),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(jié),即2個float元素
	return 0;
}

2.進(jìn)階

//示例來自cplusplus官網(wǎng)
/* 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(jié),因此要拷貝的字節(jié)數(shù)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(jié)構(gòu)體 */
  //sizeof操作符,可以直接得到結(jié)構(gòu)體變量在內(nèi)存中所占的字節(jié)數(shù)。
  memcpy ( &person_copy, &person, sizeof(person) );
  //直接完成了結(jié)構(gòu)體之間的數(shù)據(jù)拷貝:從person拷貝到person_cpy,不用手動轉(zhuǎn)義,非常方便
  printf ("person_copy: %s, %d \n", person_copy.name, person_copy.age );
  return 0;
}

二、memmove()

函數(shù)原型

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

參數(shù)說明

  • 該函數(shù)的參數(shù)與返回值類型與memcpy()函數(shù)相同。該函數(shù)同樣用作 從 src 位置開始向后復(fù)制 num 個字節(jié)數(shù)據(jù)到 dest 的內(nèi)存位置。
  • memmove()函數(shù)與memcpy()函數(shù)主要的區(qū)別在于memmove()可以進(jìn)行有內(nèi)存重疊的數(shù)據(jù)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(shù)夠到了60分,那么memmove()函數(shù)卻能到達(dá)90分。

模擬算法

#include<stdio.h>
#include<string.h>
//模擬實現(xiàn)memmove()
void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num) 
{
	void* ret = dest;	//保存結(jié)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(yù)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(jié)論如圖所示。上面提到,當(dāng)有內(nèi)存重疊時,拷貝的順序是有講究的。若不遵守下圖的結(jié)論, 仍將導(dǎo)致src中原來的值被覆蓋,無法輸出正確的結(jié)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(xué)可能認(rèn)為,while(num--)語句與if語句的順序可以調(diào)換。正確的代碼是先進(jìn)行情況判斷,再進(jìn)入while(num--)進(jìn)行賦值與移動。將二者順序調(diào)換,乍一看沒有什么問題,是先設(shè)定一共要移動num次,再進(jìn)入判斷進(jìn)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(fā)生變化。

上述代碼中標(biāo)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(diào)換,則每一次進(jìn)入循環(huán),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(wǎng)
/* 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(jié)的內(nèi)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(jié)。每個char占一個字節(jié),因此拷貝了"very useful"這7個char字母至dest = str+20的位置。

三、memset()

函數(shù)原型

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

參數(shù)說明

  • 第一個參數(shù) ptr 為指針類型,表示要進(jìn)行操作的內(nèi)存的地址。如要對數(shù)組arr進(jìn)行內(nèi)存內(nèi)容設(shè)置,則該參數(shù)的值為arr。
  • 第二個參數(shù) value 為要設(shè)定的內(nèi)存的值。該值的數(shù)據(jù)類型是int型,但char值也是可以的。
  • 第三個參數(shù) num 為要設(shè)置值的內(nèi)存的字節(jié)數(shù)。注意:是字節(jié)數(shù),而不是元素的個數(shù)。如要改變兩個int類型的值,num應(yīng)為 8 ,而不是2.

使用說明

例如,有數(shù)組arr:[ 1 2 3 4 5 ]

要將其前兩個元素值設(shè)定為0,則可使用memset函數(shù):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(xiàn)):

arr數(shù)組為int類型,一個int為4字節(jié)、32bit,內(nèi)存中的存儲如下(二進(jìn)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(jié)(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(jīng)為0,故沒有標(biāo)出來)

但若使用 memset(arr, 1, 8),并不是把數(shù)組前兩個元素置為 1 .因為memset()函數(shù)是針對內(nèi)存中每個字節(jié)的,memset(arr, 1, 8)的實際作用是將前8個字節(jié)中的內(nèi)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(jié)按照int類型解析出來,結(jié)果為1000000010000000100000001,即16843009。

總結(jié):

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

使用示例

//示例來自cplusplus官網(wǎng)
/* 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(jié)的內(nèi)存內(nèi)容置為'-'
  puts (str);
  return 0;
}

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

四、memcmp()

函數(shù)原型

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

參數(shù)說明

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

使用說明

返回值為整型,若返回值>0,則ptr1的內(nèi)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(nèi)存長度小于ptr2

使用示例

//示例來自cplusplus官網(wǎng)
/* memcmp example */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main ()
{
  //創(chuàng)建兩個要用作比較的數(shù)組
  char buffer1[] = "DWgaOtP12df0";    
  char buffer2[] = "DWGAOTP12DF0";
  //接受比較的結(jié)果
  int n;
  //要比較的字節(jié)數(shù)為buffer1的長度
  //兩字符串的比較可以用strcmp(buffer1,buffer2)函數(shù)實現(xiàn),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;
}

到此這篇關(guān)于C語言內(nèi)存操作函數(shù)使用示例梳理講解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C語言內(nèi)存操作函數(shù)內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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