了解内存函数

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前言

内存函数不止malloc、calloc、realloc、free还有memcpy、memmove、memset、memcmp。前四个的头文件是<stdlib.h>,后四个的头文件是<string.h>。

1.0 memcpy()

函数声明：
void * memcpy ( void * destination, const void * source, size_t num );
destination：指向要复制内容的目标数组的指针，类型转换为void*类型的指针。

source：指向被复制的目标数组的指针，类型转换为const void*类型的指针。（const指针内容不能被修改）

num：字节个数。

返回值：返回一个类型的指针。

注意：

函数memcpy从source的位置开始向后复制num个字节的数据到destination指向的内存位置。
这个函数在遇到 '\0' 的时候并不会停下来。
如果source和destination有任何的重叠，复制的结果都是未定义的。

1.1 函数使用

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

打印结果：

1.2 模拟实现

前面对memcpy进行了使用，发现memcpy就是将原内存拷贝到目标内存去的一个函数。

这里用void*来接收指针的地址，因为并不清楚传入函数的是声明类型，所以用void*来接收（void*可以接收任意类型）

#include<stdio.h>
void* my_memcopy(void* dest,const void* src, size_t num)
//const这里是拷贝，只需要原地址空间的数据，并不需要修改
{void* ret = dest;while (num--){*(char*)src = *(char*)dest;//将原地址的数据放入目的地址src = (char*)src + 1;//对src和dest为（char*）+1跳过一个字节dest = (char*)dest + 1;}return ret;
}
int main()
{int arr1[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };int arr2[20] = { 0 };int num = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]);my_memcopy(arr1, arr2, num * sizeof(int));for (int i = 0; i < num; i++){printf("%d ", arr2[i]);}return 0;
}

分析：

dest和src均为void*类型，在解引用需要将它们转化为(char*),因为在函数拷贝过程中，并不清楚传入的是int*还是char*等类型，这就需要char*一个一个字节的搬运。

强制类型转换只是临时的，下一次的使用还是原来的类型，也就是dest和src下一次使用还是void*的类型。src = (char*)src + 1将src强换为(char*)赋给src。

开辟一个void*的函数，来存dest的初始地址，最后返回。

对于重叠的内存，交给memmove来处理。

2.0 memmove()

memmove的destination和source相同的

函数声明：
void * memmove ( void * destination, const void * source, size_t num );
destination：指向要复制内容的目标数组的指针，类型转换为void*类型的指针。

source：指向被复制的目标数组的指针，类型转换为const void*类型的指针。（const指针内容不能被修改）

num：字节个数。

返回值：返回一个类型的指针。

2.1 函数使用

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

打印结果：

代码1

代码2

可以看到，代码1和代码2的打印结果不同，这跟dest在前还是在后有关系，到模拟实现的时候就要分情况来讨论。

2.2 模拟实现

2.2.1 分析

2.2.1.1 dest在前，src在后，且有重叠（dest < src）

前向后遍历：3 4 5 6 7 6 7 8 9 10 √

后向前遍历：7 6 7 6 7 6 7 8 9 10 ×

很明显，从前向后遍历才是正确的。

2.2.1.2 src在前，dest在后，且有重叠（dest > src）

前向后遍历：1 2 1 2 1 2 1 8 9 10 ×

后向前遍历：1 2 1 2 3 4 5 8 9 10 √

2.2.1.3 无重叠

前向后遍历=后向前遍历：1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

前向后遍历=后向前遍历：5 6 7 8 9 10 5 6 7 8 9 10

使用第三种情况已经被第一二种情况包括了，就不需要拿出来分析了。只需要讨论前两种就行了。

void* my_memmove(void* dest, const void* src, size_t num)
{void* ret = dest;if (dest < src)//dest在前，src在后{while(num--){*(char*)dest = *(char*)src;dest = (char*)dest + 1;src = (char*)src + 1;}}else{//src在前，dest在后dest = (char*)dest + num-1;src = (char*)src + num-1;while (num--){*(char*)dest = *(char*)src;dest = (char*)dest - 1;//指向末尾src = (char*)src - 1;//指向末尾}}return ret;
}
int main()
{int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };my_memmove(arr+2, arr, sizeof(int)*5);for (int i = 0; i < 10; i++){printf("%d ", arr[i]);}return 0;
}

dest在前，src在后，且有重叠（dest < src）这个情况跟memcpy的写法一样，只需用if判断dest是否小于src即可。else里只需要将，src里的数据一个字节一个字节的放进dest就可以了。

3.0 memset()

函数声明：
void * memset ( void * ptr, int value, size_t num )
ptr：指向需要被放置的指针。

value：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：字节个数。

返回值：返回一个类型的指针。

3.1 函数使用

int main()
{char ptr[] = "hello world";memset(ptr, 'x', 6);printf("%s", ptr);return 0;
}

打印结果：

3.2 模拟实现

void* my_memset(void* ptr, int value, size_t num)
{void* ret = ptr;//while(num--)//{//	*(char*)ptr = (char)value;//	ptr = (char*)ptr + 1;//}for (int i = 0; i < num; i++){*(char*)ptr = (char)value;ptr = (char*)ptr + 1;}return ret;
}
int main()
{char ptr[] = "hello world";my_memset(ptr, 'x', 6);printf("%s", ptr);return 0;
}

分析：这个函数的实现比较简单，给定一个指针ptr开始，逐个字节地将值（char*）value设置到后续的内存位置，循环执行num次。

4.0 memcmp()

函数声明：
int memcmp ( const void * ptr1, const void * ptr2, size_t num );
ptr1：指向内存块的指针。

ptr2：指向内存块的指针。

num：字节个数。

返回值：

返回值意思(如果作为unsigned char值计算)
<0 ptr1的值小于ptr2的值
=0 ptr1的值等于ptr2的值
>0 ptr1的值大于ptr2的值

4.1 模拟实现

int memcmp(const void* ptr1, const void* ptr2, size_t num)
{if (*(char*)ptr1 > *(char*)ptr2)return 1;else if (*(char*)ptr1 < *(char*)ptr2)return -1;else{ptr1 = *(char*)ptr1 + 1;ptr2 = *(char*)ptr2 + 1;}return 0;
}
int main()
{char arr1[] = "Hello Qiu";char arr2[] = "Hello qiu";int ret = memcmp(arr1, arr2, sizeof(arr1));if (ret > 0)printf("'%s' is greater than '%s'.\n", arr1, arr2);else if (ret < 0)printf("'%s' is less than '%s'.\n", arr1, arr2);elseprintf("'%s' is the same as '%s'.\n", arr1, arr2);return 0;
}

将传入的指向用void*接收，ptr1和ptr2一个字节一个字节的进行比较，若ptr1大，则返回大于0的值；ptr1相等ptr2，且*ptr1+1、*ptr2+1直到全部比完相同，返回0；ptr2大，返回小于0的值。

感谢各位大佬莅临，如有错误欢迎指出，共同学习进步。