【C语言】内存函数的详细教学和模拟实现

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前言

上一篇博客里讲到了字符函数和字符串函数，那么在这一篇博客中，我们将另一种常见的函数讲解一下，就是内存函数，内存函数比字符函数和字符串函数更加的广泛，毕竟是针对内存的函数。
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一、内存函数与字符串函数的区别

C语言内存函数，是针对内存块的，不在乎内存中的数据，但是字符串函数时针对字符串的，在乎内存中的数据，只操作字符串，与\0操作符关系密切。

二、memcpy函数

memcpy函数与strcpy函数功能比较相似，都是进行拷贝操作，但是memcpy针对的对象不同。

1、memcpy函数的基本结构

void* memcpy(void * destination ，const void * source，size_t num);
函数有三个参数，分别为起始地址，目标地址和移动的字节的大小，返回值是void*

那么为什么起始地址和目标地址，以及返回值都是void类型呢？

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因为memcpy函数针对的对象是内存空间，而内存空间中储存的数据类型不清楚，有多种可能性，所以直接使用void*类型的指针，在使用时，进行强制类型转换。

另外，在这里补充一点
在上一篇文章里面，很多字符串函数的返回值都是一个指针，这是为什么呢？

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其实，这是为了能够通过返回值去更方便的进行链式访问

2、memcpy函数的模拟实现

在模拟实现memcpy这些内存函数的时候，主要是要注意对void*的强转，这比较巧妙。

这里提供两种方法。大同小异
方法一

#include <stdio.h>
#include <assert.h>void* my_memcpy(void* ch1, const void* ch2, size_t num)
{assert(ch1 && ch2);void* ret = ch1;int i = 0;for (i = 0; i < num; i++){*((char*)ch1)++ = *((char*)ch2)++;}return ret;
}int main()
{int arr1[10] = { 0 };int arr2[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
void * ret1=my_memcpy(arr1, arr2, 20);int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", *(((int*)ret1)++));}printf("\n");char ch1[] = "ZZZZZZZZZZZ";char ch2[] = "YYYYYYYYY";void * ret2=my_memcpy(ch1, ch2, 6);printf("%s\n", (char *)ret2);return 0;
}

方法二

#include <stdio.h>
#include <assert.h>void* my_memcpy(void* ch1, const void* ch2, size_t num)
{assert(ch1 && ch2);void* ret = ch1;while (num--){*(char*)ch1 = *(char*)ch2;ch1 = (char*)ch1 + 1;ch2 = (char*)ch2 + 1;}return ret;
}int main()
{int arr1[10] = { 0 };int arr2[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8 };
void * ret1=my_memcpy(arr1, arr2, 20);int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", *(((int*)ret1)++));}printf("\n");char ch1[] = "ZZZZZZZZZZZ";char ch2[] = "YYYYYYYYY";void * ret2=my_memcpy(ch1, ch2, 6);printf("%s\n", (char *)ret2);return 0;
}

memcpy函数针对的对象是内存空间，所以对整形和字符都可以处理

三、memmove函数

1、memmove函数的优势

memcpy函数在使用时会存在问题，比如目标空间和起始空间发生了重叠，此时使用memcpy函数就会出现问题。
看下面的例子
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#include <stdio.h>
#include <assert.h>void* my_memcpy(void* ch1, const void* ch2, size_t num)
{assert(ch1 && ch2);void* ret = ch1;while (num--){*(char*)ch1 = *(char*)ch2;ch1 = (char*)ch1 + 1;ch2 = (char*)ch2 + 1;}return ret;
}int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7 };my_memcpy(arr + 2, arr, 20);int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}

按照设想，答案应该是 1 2 1 2 3 4 5 0 0 0
但是实际答案是
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是不是没想到？

这是为什么呢？
主要是在实现的时候，读取到第三个数的时候，本来是3，但是被赋值之后就变成了1，所以第三个数也就成了1，而不是三，后面也是一样。

但是memmove函数可以解决这个问题
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2、memmove函数的模拟实现

像上面实现memcpy一样从前面向后面拷贝出现了问题，那么如果从后面往前面拷贝，又当如何？
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这是就会先将5放到arr[6]上，4放到arr[5]上，依次类推，可以发现，不会出现问题。

但是又有新的问题，如果是memmove(arr,arr+2,20)，这又会怎么办呢？

这是从后往前就不行了，就得从前往后拷贝。

聪明的小伙伴，看到这里肯定能够想出解决方案。

当目的地址比起始地址大时，从后往前拷贝
当目的地址比起始地址小时，从前往后拷贝

上代码
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#include <stdio.h>
#include <assert.h>
void* my_memmove(void* ch1, const void* ch2, size_t num)
{assert(ch1 && ch2);void* ret = ch1;if (ch1 > ch2){while (num--)//自减操作后num已经是19了{*((char*)ch1 + num) = *((char*)ch2 + num);//每次自减操作后，num都会少1，向前走了一个字节}}else{while (num--){*(char*)ch1 = *(char*)ch2;ch1 = (char*)ch1 + 1;ch2 = (char*)ch2 + 1;}}return ret;
}int main()
{int arr1[10] = { 0 };int arr2[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };my_memmove(arr2, arr2+2, 20);int i = 0;for (i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", arr2[i]);}return 0;
}

四、memset函数

这个函数比较简单，就不详细讲解了
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1、memset函数的功能

set的意思是设置，我们在这里把它理解成赋值，就是给内存去赋值

先写段代码看看功能吧

#include <stdio.h>int main()
{char ch[20] = "hello world!";memset(ch, 'x', 10);printf("%s\n", ch);return 0;
}

在这里插入图片描述
需要注意的是

memset函数的结构比较特殊
void * memset(void* ptr,int value,size_t num);
第二个参数是int类型，为啥我的例子里面给的是char呢？

是因为char是使用ASCII码值进行操作的。

2、memset函数的模拟实现

比较简单，直接上代码

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
void* my_memset(void* ch, int value ,size_t num)
{assert(ch);void* ret = ch;while (num--){*(char*)ch = value;ch = (char*)ch + 1;}return ret;}
int main()
{char ch[20] = "hello world!";my_memset(ch, 'x', 10);printf("%s\n", ch);return 0;
}

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运行成功，yeah

五、memcmp函数

这个函数也比较简单，就是对内存进行比较

1、memcmp函数的基本结构

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

返回值是int 跟strcmp一样
两个指针参数都加上了const ，无法修改内容
num是比较的字节数

2、memcmp函数的模拟实现

比较简单，直接上代码
在这里插入图片描述

#include <stdio.h>
#include <assert.h>
int my_memcmp(const void* ptr1, const void* ptr2, size_t num)
{assert(ptr1 && ptr2);while (num--){if (*(char*)ptr1 == *(char*)ptr2){ptr1 = (char*)ptr1 + 1;ptr2 = (char*)ptr2 + 1;}elsereturn *(char*)ptr1 - *(char*)ptr2;}return 0;
}
int main()
{char ch1[20] = { 0 };char ch2[20] = { 0 };gets(ch1);gets(ch2);int num = 0;scanf("%d", &num);int ret = my_memcmp(ch1, ch2, 5);if (ret > 0)printf(">\n");else if (ret < 0)printf("<\n");elseprintf("==\n");return 0;
}