C语言内存函数详细讲解及各自模拟实现（含memcpy,memmove,memset,memcmp）

内存函数

• 1.前言
• 2.内存函数讲解及各自模拟实现
• • 2.1.memcpy
  • • 2.1.1.讲解
    • 2.1.2.模拟实现
  • 2.2.memmove
  • • 2.2.1.讲解
    • 2.2.2.模拟实现
  • 2.3.memset
  • • 2.3.1.讲解
  • 2.4.memcmp
  • • 2.4.1.讲解
• 3.完结撒花

1.前言

2.内存函数讲解及各自模拟实现

2.1.memcpy

2.1.1.讲解

2.1.2.模拟实现

2.2.memmove

2.2.1.讲解

2.2.2.模拟实现

2.3.memset

2.3.1.讲解

2.4.memcmp

2.4.1.讲解

3.完结撒花

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1.前言

所谓内存函数，与指针地址一样，都是基于内存上面完成的函数，与其他一些基于数值运算不同，其相当于在根本上完成了运算，之前我在《函数栈帧的创建与销毁》这篇博客中讲过，每一次函数调用都是在内存上开辟了一块新的空间，所以我们所敲的代码，运算最根本是在内存中完成，所以我们深入学习就必须认清内存存储的原理，在此之前建议大家把指针，地址的知识弄明白，再进行内存函数的学习。这节所讲的内存函数都是基于内存进行操作的，一些比较抽象的地方我会画图帮助大家理解。

2.内存函数讲解及各自模拟实现

2.1.memcpy

2.1.1.讲解

memcpy与之前所讲的字符串拷贝函数strcpy，对于字符串的使用作用一样，但是原理不同，并且memcpy不仅可以拷贝字符串，对于结构体，整形数组等也能进行拷贝，所以这就不难理解memcpy是基于内存进行拷贝的了。下面我们可以在MSDN上面查找该内存函数，先观察其形参是如何传递的，见下图：
可以看到memcpy其所包含的头文件可以是string.h或者是memory.h,其形参传递形式为两个泛型指针，一个是源头src即拷贝的对象，另一个是目的地dest即要进行拷贝的目的地，count是表示要拷贝的字节数，注意这里进行内存拷贝所拷贝的长度单位为字节。
下面我们来拷贝一个整形数组给大家进行讲解，见下图：
我们是将arr1中的前5个数据进行拷贝，拷贝到arr2中，需要注意的就是后面拷贝的字节数据是如何进行传参的。
对于memcpy基于内存进行操作我们如何来观察，可以对代码进行调试，然后点击[调试] -> [窗口] -> [内存],打开两个内存监视窗口，这里所展示的就是内存中的存储，下面是拷贝完成后的内存情况：
arr1:
arr2:
可以看到内存存储显示也是发生了变化。
最后在MSDN上的查找中可以看到，memcpy的返回类型是void*,其实在完成了拷贝之后，memcpy函数会返回拷贝目的地的首地址即arr2的首地址，不过类型为void*类型，如下图我们以拷贝字符串为例：

虽然编译器可以运行，但是会报警告
我们需要对其进行强制类型转换，如下图所示：

代码如下：

int main(){char arr1[10] = "12345aaaaa";char arr2[10] = { 0 };char* p1 = (char*)memcpy(arr2, arr1, 6 * sizeof(char));printf("%s", p1);return 0;}

这里我们还需要注意memcpy在拷贝字符串时，遇见\0也不会停止拷贝，其会将所传的字节范围的数据全都拷贝下来，见下图：
我们可以看到memcpy进行拷贝后，arr2数组中连同arr1中的\0也进行了拷贝。

2.1.2.模拟实现

我们知道memcpy的原理，下面我们仿照memcpy函数自己上手进行一下模拟实现与其功能一样的函数，实现代码如下：

void* my_memcpy(void* dest, const void* sor, size_t count){assert(dest && sor);void* p1 = dest;while (count--){*(char*)dest = *(char*)sor;dest = (char*)dest + 1;sor = (char*)sor + 1;}return p1;}int main(){int arr1[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };my_memcpy(arr1+2, arr1, 6 * sizeof(int));for (int i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", arr1[i]);}return 0;}

上面代码就对memcpy进行了实现，可以看到我们所设计的my_memcpy与
在MSDN上面搜索的memcpy的结构是一致的，这保证了我们所实现的功能与memcpy一样。
这里我们需要知道memcpy对重叠部分的拷贝是不做处理的，什么是重叠的意思？我们看下图：
可以看到我们要做的操作是将arr1的数组前26字节的数据拷贝到arr1+2中，可能有人不知道arr1+2是什么意思，这里的arr1表示的是数组首元素地址，加2则指向数组arr1的第三个元素的地址，那么按照我们之前所讲memcpy进行拷贝，所打印出来的结果应为1，2，1，2，3，4，5，6，9，10，才对，但其打印结果与所推理并不符合，其实我们对这打印出来的结果仔细观察便可以发现，从arr1[4]和arr1[5]开始，其拷贝的是arr1[2]和arr1[3]上的数据，而arr1[2]和arr1[3]上的数据在此之前已经进行了拷贝，所以数据便会重叠，进而形成所打印的1，2，1，2，1，2，1，2，9，10.
所以memcpy不会处理重叠的情况，但在一些编译器上面比如VS2022中使用memcpy拷贝重叠数据会被处理，进而打印出想要的结果，这是因为在此编译器中memcpy函数是被进行了优化处理过的，而在标准的C语言规定中memcpy确实对于拷贝重叠数据的情况是不做处理的
那么问题来了，如果我们在拷贝时对于重叠状况需要处理的话，我们应该怎么办，下面就让我们进入memmove函数的讲解。

2.2.memmove

2.2.1.讲解

大家可以理解为，memcpy是对于重叠情况不做处理的内存拷贝函数，而memmove是对重叠情况做出相应处理的内存拷贝函数。我们也在MSDN
上面查看一下该函数的构造：
可以看到该函数的构造与memcpy完全一样，下面我们看下图：
可以看到对于重叠的情况已经做出处理

2.2.2.模拟实现

对于memmove的模拟实现我们也相应的要对重叠部分做出处理，我们先把模拟实现代码奉上：

void* my_memmove(void* dest, const void* sor, size_t count)//实现这个函数需要分情况考虑是从前向后还是从后向前进行拷贝{assert(dest && sor);void* p1 = dest;//前 -> 后if (sor > dest){while (count--){*(char*)dest = *(char*)sor;dest = (char*)dest + 1;sor = (char*)sor + 1;}}else//后 -> 前{while (count--){*((char*)dest + count) = *((char*)sor + count);}}return p1;}int main(){int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };my_memmove(arr + 2, arr, 6 * sizeof(int));int i = 0;for(i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;}

要想实现memmove函数的模拟，我们就需要对于重叠部分进行分析，对于拷贝起源地址sor和拷贝目的地址dest的重叠部分一共有两种可能：
下面我进行画图来方便大家理解，我们假设在一个整型数组内要拷贝20个字节。
1.sor > dest，即起源地址sor的地址高于目的地址dest：
2.sor < dest:
对于第一中重叠我们就可以进行从前向后的拷贝，结果也不会出现重叠的状况，而对于第二种我们如果还是进行从前向后的拷贝，那么打印的结果就会出现重叠的情况，因为我们在对4，5进行拷贝后，此处地址中所存储的是2，3，而我们继续拷贝在sor中已经拷贝到原先4处的地址，而现在4处存放的是2，而5处存放的是3，所以就会出现重叠的情况。所以我们在sor < dest的情况中要进行从后向前的拷贝，即从sor中的6开始向前，与dest中的8开始向前进行拷贝，这样就不会出现重叠的状况。

2.3.memset

2.3.1.讲解

memset为内存设置函数
上图可知，memset函数是设置了三个形参，其所包含的头文件可以是memory.h或string.h,其功能是设置内存，将内存中的值以字节为单位设置成想要的内容：
上图我们就将arr数组的前5个字节在内存中设置成了x。
这里我们需要注意的是，看下面举例：
这里我们将arr数组中的40个字节设置成了1，其是以字节为单位进行设置的，所以并不是将数组arr中的值都改成了1.

2.4.memcmp

2.4.1.讲解

memcmp与函数strcmp相似，不过memcmp是基于内存进行比较的，如下图：
所以总体归类，memcmp为比较函数，当产生大于值时返回的是大于0的数字，当产生小于值时返回的是小于0的数字。
当然，其比较也是以字节为单位进行，上图我们比较16个字节，而对于arr1和arr2中前16字节是相同的，所以返回的是0.
我们在比较17个字节的时候，arr2中第17个字节为6，大于arr1的5，所以返回的是小于0的数字。

3.完结撒花
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