C语言内存函数的使用及其模拟实现

前言

在C语言中，我们除了会经常用到与字符相关的函数，我们还会使用到与内存相关的库函数。今天我们就来学习几个常见的内存函数吧！

C语言内存函数的使用及其模拟实现

memcpy

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

这是一个内存复制函数，该函数会从source的位置开始向后复制num个字节的数据到destination的内存位置。

这个函数在遇到 ‘\0' 的时候并不会停下来。

用法如下：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	char arr1[] = "Pierre de Fermat";
	char arr2[40];
	memcpy(arr2, arr1, strlen(arr1) + 1);
	printf("%s\n", arr2);
	return 0;
}

上述代码的arr2的输出结果为arr1中的内容。

我们要注意，在目标空间中，要保证有足够的空间放得下要拷贝的内容，以免造成越界。

模拟实现如下：

//memcpy的模拟实现
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
//不会考虑内存重叠的情况
void* my_memcpy(void* dest, const void* source, size_t nums) {
	//先记录下dest的初始位置，便于后续返回
	void* ret = dest;
	//判断传入的两个指针是否为空
	assert(dest, source);
	//利用循环来控制拷贝字节的个数
	while (nums--) {
		//由于传入的是void*类型的指针，所以在使用前要强制转换为char*
		*(char*)dest = *(char*)source;
		dest = ((char*)dest) + 1;
		source = ((char*)source) + 1;
	}
	return ret;
}

memcmp

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

这个函数是用来比较指定字节数的内存空间是否相同。

返回值如下：

C语言内存函数的使用及其模拟实现

上图来自于这里

当ptr1的内容小于ptr2的内容，就返回一个小于零的数，当ptr1的内容大于ptr2的内容，就返回一个大于零的数，相等则返回零。

由于用法比较简单，就不进行演示啦！

模拟实现如下:

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
int my_memcmp(const void* p1, const void* p2, size_t num) {
	//判断传入的两个指针是否为空
	assert(p1 && p2);
	//利用循环依次比较
	int i = 0;
	for (i = 0; i < num; i++) {
		if (*((char*)p1 + i) > (*(char*)p2 + i)) {
			return 1;
		}
		else if(*((char*)p1 + i) < (*(char*)p2 + i)){
			return -1;
		}
	}
	return 0;
}

memmove

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

上面我们已经学习过memcpy 函数的使用了，但是，如果我们的源空间和目标空间有重复的部分，那么memcpy这个函数就会出现错误，为了避免出错，我们就来学习一下memmove这个函数吧！

int main() {
	int arr[10] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	memmove(arr+2, arr, 16);
	printf("%s\n", arr);
	return 0;
}

上面的代码执行后，arr会变成{3，4，5，6，5，6，7，8，9，10}

这个函数的模拟实现要分情况讨论

1.如果dest在source前面，那么就有可能会出现有一部分内存重叠的情况，我们就需要在source中，先拷贝前面的数据在拷贝后面的数据，即从前往后拷贝。

2.如果dest在source后面，两个指针相减的数值小于要移动的字节数，那么也会有内存重叠的情况，那么此时，我们就需要先拷贝后面的数据，在拷贝前面的数据，即从后向前拷贝。

3.如果dest与source之间的差值大于要拷贝的字节数，那么此时就属于是两块不重叠的内存之间的拷贝，此时即使是用memcpy也不会有问题。

综上，我们可以已dest在source前后作为分界线。

如果dest在source前面，那么我们就从前往后拷贝，如果dest在source后面，那么我们就从后往前拷贝。

具体代码实现如下：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
void* my_memmove(void* dest, void* source, size_t num) {
	assert(dest &&  source);
	//记录初始dest的位置，方便后续返回
	void* ret = dest;
	//如果dest在source的前面，那么我们可以从前往后拷贝，防止数据被覆盖
	if (dest < source) {
		while (num--) {
			*(char*)dest = *(char*)source;
			dest = (char*)dest + 1;
			source = (char*)source + 1;
		}
	}
	else {
		while (num--) {
			//下面的num在第一次进入循环的时候已经减过1了
			*((char*)dest + num)= *((char*)source + num);
		}
	}
	return ret;
}

memset

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

这个函数一般用于初始化一段内存。

我们只需要传入内存空间的地址，需要初始化的字符，还有需要初始化的字节数即可。

由于这个函数的用法也比较简单，所以我们也不进行用法演示啦！

模拟实现如下：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<assert.h>
void* my_memset(void* dest, char ch, size_t num) {
	void* ret = dest;
	assert(dest);
	while (num--) {
		*(char*)dest = ch;
		((char*)dest)++;
	}
	return ret;
}