C语言内存操作函数

一. C语言内存操作函数

随着知识的不断积累，我们所想要实现的目标程序就会更加复杂，今天我们来学习一个新的知识叫做C语言内存操作函数，它是C语言标准库中提供的一系列对内存进行操作的函数。比如对于内存的复制，内存的设置以及内存的比较，这些函数都是针对内存块来处理的，为程序员提供了更加安全，高效和灵活的方式，让程序员能够对内存进行各种常见的操作和处理，下面就让我们来详细了解一下吧。😁🤗🤗

1. memcpy的使用和模拟实现

首先我们来认识memcpy函数，它的原型是void* memcpy(void* destination, const void* soure,size_t num)，作用就是内容的复制，从soure的位置开始向后复制num个字节(注意单位是字节)的数据到destination指向的内存位置。这个函数遇到'/0'的时候并不会停下来。并且destination和soure有任何的重叠，复制的结果都是未定义的。下面给出大家实际的例子：

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

对于运行结果来说我们也可以看出来如果num小于实际输出的数量，那么后面都是用0来补的，大家下去可以自己多尝试进行练习。

🎡🎡如何模拟实现memecpy函数呢？

#include <assert.h>
void* my_memcpy(void* str1, const void* str2, size_t num)
{
    void* ret = str1;
    assert(str1);
    assert(str2);
    /*
    * copy from lower addresses to higher addresses
    */
    while (num--) {
        *(char*)str1 = *(char*)str2;
        str1 = (char*)str1 + 1;
        str2 = (char*)str2 + 1;
    }
    return(ret);
}
int main()
{
    int arr1[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    int arr2[10] = { 0 };
    my_memcpy(arr2, arr1, 40);
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("%d ", arr2[i]);
    }
    return 0;
}

在我们模拟实现的过程中，在开始的时候我们要注意两个指针不能是空指针，需要assert进行断言，我们为什么要进行强制类型转换成char呢？首先我们要明确memcpy函数传入第三个参数size_t num是字节的个数，所以当我们强制类型转换的时候会更加方便去计算，另外就是我们的指针是void类型的，是不能直接进行加减运算的，最终返回一个void*的指针。

2. memmove函数

接下来认识memmove函数，它的原型是void* memmove(void* destination,const void* scoure,size_t num)，原型与memcpy函数是一模一样的，所以说其实memmove函数与memcpy函数的区别就是memmove函数可以处理重叠部分。也就是说如果源空间也目标空间出现重叠的话，我们就使用memmove函数来处理。给大家举一个例子说明：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    memmove(arr1 + 2, arr1, 20);
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("%d ", arr1[i]);
    }
    return 0;
}

其实对于我们memmove函数的实现其实是更复杂的，那么我们究竟要如何实现它呢？大家看下面面的四种情况：

sour代表的是源空间，des代表的是目标函数，大家认真看第一个，如果我们将sour里面的内容复制到des中，我们可以直接按顺序将34567依次放入12345中，最终我们的打印结果就是3 4 5 6 7 6 7 8 9 10，但是我们来看第三种，如果我们将34567按顺序放在56789中，我们会发现当我们放完3和4之后，原本的5和6就会变成3和4，那么原来应该把5和6放在7和8位置上的计划就不能实现，所以这样放是不对的，但我们换一种方法，我们先将7放入9，再将6放入8，也就是从后面往前面放置，对于第四种来说，从前往后和从后往前都是一样的。所以我给出大家一张图来更好的说明：我们的数组有高低地址之分，也就是说当我们的des小于sour的时候我们选择从前往后，除此之外我们选择从前往后，所以了解了底层的逻辑下面我们就开始设计我们的代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
void* my_memmove(void* dest, const void* sour, size_t num)
{
    assert(dest && sour);
    void* ret = dest;
    if (dest < sour)//从前往后
    {
        while (num--)
        {
            *(char*)dest = *(char*)sour;
            dest = (char*)dest + 1;
            sour = (char*)sour + 1;
        }
        
    }
    else//从后往前
    {
        while (num--)
        {
            *((char*)dest + num) = *((char*)sour + num);
        }
    }
    return ret;
};
int main()
{
    int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    my_memmove(arr1 + 2, arr1, 20);
    int i = 0;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("%d ", arr1[i]);
    }
    return 0;
}

但是可能细心的同学会发现，我们就算使用memcpy函数也能够实现重叠部分的程序运算，但是我们在C语言中更推荐规范使用，如果有重叠部分的就使用memmove函数，虽然我们在VS的编译器上用memcpy来处理重叠部分可以成功，但是在其他编译器上却不一定，所以我们尽量的规范使用。

3. memset函数

🧣🧣memset函数是用来设置内存的，将内存中的值以字节为单位设置成想要的内容。它的原型是void* memset(void* ptr,int value,size_t num);ptr就指向要被填充的内存块指针，value要设置的内容，num就表示要设置成多少个字节。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main ()
{
 char str[] = "hello world";
 memset (str,'x',6);
 printf(str);
 return 0;

4. memcmp函数

🧀🧀memcmp函数是用来比较两个指针大小的，它的原型是int memcmp(const void* ptr1,const void* ptr2,size_t num)，就是对内存块ptr1和ptr2进行比较，比较从ptr1和ptr2指针指向的位置开始，向后的num个字节，注意也是以字节为单位，当ptr1>ptr2的时候，返回大于0的值，当两个相等的时候，返回0，当ptr1<ptr2的时候，返回小于0的值。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
 char buffer1[] = "DWgaOtP12df0";
 char buffer2[] = "DWGAOTP12DF0";
 int n;
 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;