【C语言】memmove()函数(拷贝重叠内存块函数详解)

一.memmove()函数简介

我们先来看一下cplusplus.com - The C++ Resources Network网站上memmove()函数的基本信息：

1.函数功能

可以看到,memmove()函数的功能是:

从源头指向的内存块拷贝固定字节数的数据到目标指向的内存块,并且源头的内存块与目标内存块可以重叠.(最后一点是memmove()与memcpy最大的区别)

2.函数参数

该函数一共有三个参数,分别是:

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

1>.void * destination

第一个参数的类型是无类型指针(void*),它指向拷贝的目的地内存块,它的作用是为函数提供目的地的内存块起始地址,以便函数能够准确地将内容拷贝到我们需要的内存空间.

2>.onst void * source

第二个参数的类型是被const修饰(const修饰的指针,const在*左边表示指针指向的内容不可修改,const在*右边表示指针的指向不可修改)的无类型指针(void*),它指向拷贝数据的来源内存块,它的作用是为函数提供拷贝源头内存块起始地址,以便函数能够准确找到拷贝的源头进行拷贝.

3>.size_t num

第三个参数的类型是size_t(无符号整形),它表示要拷贝数据的字节数,它的作用是告诉函数需要拷贝的字节数是多少,以便函数精准的拷贝该数目字节数空间的内容到目的地.

3.函数返回值

函数的返回值类型是无类型指针(void*),它的作用是在函数运行结束后返回拷贝后的目的地内存块的起始地址.

4.函数头文件

该函数包含在头文件<string.h>中.

二.memmove()函数的具体使用

memmove()函数的使用场景是:

当我们想拷贝一个整型数组/结构体/枚举常量等strcpy()函数无法拷贝的数据,并且目的地内存块和源头内存块可能会有重叠的时候,我们可以考虑使用memmove()函数来完实现这一诉求,当然,想要使用memmove()函数拷贝字符串数据或者拷贝目的地内存块和源头内存块不重叠也是可以的.(但是会有些杀鸡用牛刀的感觉哈哈哈)

下面是拷贝时源内存块与目标内存块重叠的情况示意图:

1.使用memmove()函数完成拷贝整型数组数据(目的地与源重叠)

因为拷贝目的地内存块与源内存块不重叠的情况我们已经在memcpy()函数部分详细展示过了,因此在memmove()函数部分我们将着重展示它的内存块重叠时的使用情况.

如下,我们使用memmove()函数将arr数组中的1,2,3,4,5拷贝到3,4,5,6,7的位置上去:

分别给memmove()函数传入三个参数:

拷贝目的地地址(即arr+2),拷贝来源地址(即arr),拷贝字节数(即sizeof(arr[0])*5).

/* memmove 使用测试 */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
  int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  memmove(arr+2, arr, sizeof(arr[0])*5);    
  //sizeof(arr[0])计算的结果是arr数组中一个元素的字节大小,乘5代表5个
  
  for (int i = 0; i < 10; i++)
  {
    printf("%d ", arr[i]);
  }
  return 0;
}

在vs编译器中运行查看结果:

可以看到memmove()函数成功的将arr数组中的1,2,3,4,5拷贝到了3,4,5,6,7的位置上.

2.使用memmove()函数完成拷贝字符数组数据(目的地与源重叠)

如下,我们使用memmove()函数将str数组的" very useful"拷贝到" useful......"的位置上去:

分别给memmove()函数传入三个参数:

拷贝目的地地址(即str+20),拷贝来源地址(即str+15),拷贝字节数(即11).

/* memmove 使用测试 */
#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
  char str[] = "memmove can be very useful......";
  memmove(str + 20, str + 15, 11);
  //使用memmove()函数拷贝内存块重叠字符串
 
  printf("%s\n", str);
  return 0;
}

在vs编译器中运行查看结果:

可以看到memmove()函数成功的将str数组的" very useful"拷贝到了" useful......"的位置上.

三.模拟实现memmove()函数功能

🎏实现思路

1.函数参数及返回值设定逻辑

📌函数参数:

void * destination

因为memmove()函数要实现的是内存空间的拷贝,所以在使用memmove()函数时我们难免会遇到拷贝不同类型数据的可能,因此在这里我们需要将目的地的地址类型设置为无类型指针(void*),以便函数后续可以处理任意类型的数据.

const void * source

将来源地址的类型设置为无类型指针(void*)的原因与目的地的原因相同,都是便于函数可以处理任意类型的数据.

而给来源的地址指针加上const的原因是防止拷贝的过程中将来源的内容不慎修改,在*指针左侧加上const就可以使const修饰的指针指向的内容变成常量.

size_t num

因为要拷贝的字节数恒为非负数,因此字节数的类型是无符号整形(size_t).

📌函数返回值:

void*

函数返回值设置为void*的原因同目的地及来源地相同,都是便于函数可以在处理完任意类型的数据后可以返回目的地的地址.

2.函数功能实现逻辑

在讲实现逻辑之前,我们先分情况讨论一下在拷贝数据时,我们可能遇到的几种情况:

注:以下演示中,*src指针指向源头起始内存块,*dest指针指向目标起始内存块.

1.情况一(两个内存块不重叠)

这种情况下内存空间的拷贝逻辑是较为简单的,不论是数据从前向后拷贝还是从后向前拷贝,结果都是正确的.

例如这种情况:

或是这种情况:

2.情况二(两个内存块有重叠)

这种情况就比较复杂了,同样分两种情况,如图:

当源头指针在前时,只能从源头内存块的后端向前端移动拷贝:

拷贝逻辑示意图(序号代表拷贝次序):

当目的地指针在前时,只能从源头内存块的前端向后端移动拷贝:

拷贝逻辑示意图(序号代表拷贝次序):

分析清楚上面四种不同的情况,我们就可以在代码的编写中对不同情况进行分情况讨论了.

当然这里的分情况是十分灵活的,你可以四种情况各分一种,也可以按拷贝模式来分,从前向后拷的算一种,从后向前拷的算另一种.

除了两个必须按固定方式拷贝的情况之外,剩下两种情况无论按哪种方式拷贝都行.

那么我们在这里就选择一种最简单也最容易理解的方式来模拟实现memmove()函数吧.

即如果源头指针在前(小),从后向前拷贝;目的地指针在前(小),从前向后拷贝

数据在内存中的存储示意图:

🎏代码编写

清楚了不同情况的拷贝逻辑后,代码的编写就只需要按上面说的分两种情况就好了,以及,函数在实现时的其他需要注意的点我都标注在注释中了.

综上,my_memmove()函数的完整实现代码如下:

//模拟实现my_memmove()函数
 
void* my_memmove(void* destination, const void* source, size_t num)
{
  assert(destination);        //防止源头或目的地指针为NULL
  assert(source);
  void* ret = destination;
  if (source < destination)   //内存中数据的存储是由低地址到高地址的
  {
    //从后向前拷贝
    while (num--)   //以num为20为例,在num进入while循环之后,就立刻--,变成19了
    {
      *((char*)destination + num ) = *((char*)source + num );
      //这时source+num刚好指向的是源头内存块的最后一个字节
    }
  }
  else
  {
    while (num--)
    {
      //从前向后拷贝
      *((char*)destination) = *((char*)source);
      ++((char*)destination);        
      ++((char*)source);
      //这里使用后置++的话一定要给(char*)destination整体带上括号
      //否则后置++的优先级比(char*)的强制类型转换的优先级高,
      //导致指针类型还是void*时就进行++操作,这是在C标准中是不允许的
    }
  }
  return ret;
}

🎏运行测试

1.测试my_memmove()函数的逆序拷贝

如下,我们使用my_memmove()函数将arr数组的1,2,3,4,5拷贝到3,4,5,6,7的位置上去:

即按照前面提到的这种情况进行拷贝:

vs2022测试运行结果:

可以看到my_memmove()函数成功的将arr数组中的1,2,3,4,5拷贝到了3,4,5,6,7的位置上.

2.测试my_memmove()函数的顺序拷贝

如下,我们使用my_memmove()函数将arr数组的3,4,5,6,7拷贝到1,2,3,4,5的位置上去:

即按照前面提到的这种情况拷贝:

vs2022中测试运行结果:

可以看到my_memmove()函数成功的将arr数组中的3,4,5,6,7拷贝到了1,2,3,4,5的位置上.

结语

希望这篇memmove()函数的介绍到能对大家有所帮助,欢迎大佬们留言或私信与我交流.

最后的最后,感谢这位大佬指出了我在memcpy()函数阶段模拟实现的不足,因为和他的交流,才促成了这篇博客的产生:

学海漫浩浩,我亦苦作舟!关注我,大家一起学习,一起进步!

C语言内存相关库函数思维导图: