【C语言基础】:内存操作函数

简介: 【C语言基础】:内存操作函数

一、memcpy函数的使用和模拟实现

函数原型:

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


内存复制块


  1. 将num字节的值从源指向的位置直接复制到目标指向的内存块。
  2. 源指针和目标指针所指向的对象的底层类型与此函数无关;结果是数据的二进制副本。
  3. 该函数不检查源中是否有任何终止null字符——它总是精确地复制num个字节。
  4. 为了避免溢出,目标参数和源参数所指向的数组的大小应该至少为num字节,并且不应该重叠(对于重叠的内存块,memmove是一种更安全的方法)。

1.1 memcpy函数的使用

【示例】:将arr1中的前5个元素拷贝到arr2中

#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main()
{
  int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  int arr2[20] = { 0 };
  memcpy(arr2, arr1, 20);
  for (int i = 0; i < 20; i++)
  {
    printf("%d ", arr2[i]);
  }
  return 0;
}

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1.2 memcpy函数的模拟实现

模拟思路:


函数参数和返回类型:mencpy不仅可以将拷贝整形数据,其他的数据类型也可以拷贝,即参数类型根据传入的数据类型决定,需要接受任意类型的地址,所以参数类型可以定义成void*,因为src是原数据,我们不期望它被修改,所以要加const进行修饰;还需要指定拷贝num字节的值,即num要为非负数,为了避免传入进来的num是一个负数,可以将num定为size_t类型,memcpy返回的是目标空间的起始地址,即返回类型我们也定为void* 。

函数体:首先用assert断言判断传入进来的是否为空指针;void* 类型的指针不可以直接解引用,这里的num是指字节数,不同的数据类型所占的字节数不同,所以最好一个一个字节访问,即将 void* 强转成 char* (解引用时一次访问一个字节)类型;每访问一个字节后就自增一,拷贝完成后,这时的dest已经不再指向首元素地址,所以在这之前要创建一个void* 的指针记录dest,最后返回记录dest的指针即可。


模拟代码:


#include<stdio.h>
#include<assert.h>

void* my_memcpy(void* dest, const void* src, size_t num)
{
  assert(dest && src);
  void* ret = dest;
  while (num--)
  {
    *(char*)dest = *(char*)src;
    src = (char*)src + 1;
    dest = (char*)dest + 1;
  }
  return ret;
}

int main()
{
  int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  int arr2[20] = { 0 };
  my_memcpy(arr2, arr1, 20);
  for (int i = 0; i < 20; i++)
  {
    printf("%d ", arr2[i]);
  }
  return 0;
}

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注意:memcpy函数不可以拷贝重叠的内存块(虽然也能实现)但不安全,对于重叠的内存块,memmove是一种更安全的方法。


二、memmove函数的使用和模拟实现

函数原型:

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

移动内存块


  1. 将num字节的值从源指向的位置复制到目标指向的内存块。复制就像使用了中间缓冲区一样进行,从而允许目标和源重叠。
  2. 源指针和目标指针所指向的对象的底层类型与此函数无关;结果是数据的二进制副本。
  3. 该函数不检查源中是否有任何终止null字符——它总是精确地复制num个字节。
  4. 为了避免溢出,目的参数和源参数所指向的数组的大小至少为num字节。

memcpy与memmove的区别就在于memmove可以复制重叠的内存块。


2.1 memmove函数的使用

【示例】:将arr1中的1,2,3,4,5这几个元素拷贝到arr1中的3,4,5,6,7的位置。


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2.2 memmove函数的模拟实现

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模拟思路:


函数参数和返回类型:和memcpy函数一致,这里就不多作介绍了。

函数体:这里总体要分两种情况:一种是dest<src,另一种就是dest>src;对于第一种情况,需要从前向后拷贝,对于第二种情况,需要从后向前拷贝,至于不重叠的话,无论是从前向后还是从后向前都是可以的。从前向后拷贝的方法和memcpy是一致的,这里就不多说了;从后向前拷贝也比较简单,src强转成 char* 之后加上num就是最后一个字节,然后num不断自减,就可以实现从后向前拷贝。


模拟代码:


#include<stdio.h>
#include<assert.h>
void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num)
{
  assert(dest && src);
  void* ret = dest;
  if (dest < src)
  {
    // 前-->后
    while (num--)
    {
      *(char*)dest = *(char*)src;
      src = (char*)src + 1;
      dest = (char*)dest + 1;
    }
  }
  else {
    // 后-->前
    while (num--)
    {
      *((char*)dest + num) = *((char*)src + num);
    }
  }
  return ret;
}

int main()
{
  int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
  my_memmove(arr1 + 2, arr1, 5 * sizeof(int));
  for (int i = 0; i < 10; i++)
  {
    printf("%d ", arr1[i]);
  }
  return 0;
}

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三、memset函数的使用

函数原型:

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

填充内存块

将ptr指向的内存块的前num个字节设置为指定的值(解释为unsigned char)。

参数说明:

ptr

指向要填充的内存块的指针。

value

需要设置的值。该值作为int类型传递,但函数使用该值的unsigned char转换来填充内存块。

num

要设置为该值的字节数。size_t是一个无符号整型。


3.1 menset函数的使用

【示例】:将arr数组中的hello替换成x

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
  char arr[] = "hello world";
  memset(arr, 'x', 5);
  printf("%s\n", arr);
  return 0;
}

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注意:这里的num指的是该值的字节数。


四、memcmp函数的使用

函数原型:

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

比较两个内存块

将ptr1所指向的内存块的前num字节与ptr2所指向的前num字节进行比较,如果它们都匹配则返回0,如果不匹配则返回不同于0的值,表示哪个值更大。

参数说明:

ptr1

指向内存块的指针。

ptr2

指向内存块的指针。

num

要比较的字节数。

注意:与strcmp不同,该函数在找到空字符后不会停止比较。


return value(返回值) indicates(含义)
<0 在两个内存块中不匹配的第一个字节在ptr1中的值低于ptr2中的值(如果作为unsigned char值计算)
0 两个内存块的内容是相等的
.>0 在两个内存块中不匹配的第一个字节在ptr1中的值大于ptr2中的值(如果作为unsigned char值计算)

4.1 memcmp函数的使用

【示例】:比较arr1数组和arr2数组中前16个字节;在比较前17个字节。


#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
  int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7 };
  int arr2[] = { 1,2,3,4,8,8,8 };
  int ret1 = memcmp(arr1, arr2, 16);
  int ret2 = memcmp(arr1, arr2, 17);
  printf("%d\n", ret1);
  printf("%d\n", ret2);
  return 0;
}

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分析:一个整型占4个字节,比较前16个字节就是比较前4个元素,前4个元素都是一样的,所以返回0。但从17个字节开始,arr1和arr2数组就开始不同了,arr1是05,而arr2是08,08大于05,所以返回-1。

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