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C语言基础:（十八）C语言内存函数

news 2025/8/21 17:18:05

前言

C语言作为一门贴近硬件的编程语言，其强大的内存操作能力一直是开发者关注的核心特性。内存管理函数不仅直接影响程序性能，更与系统稳定性、安全性密切相关。从基础的malloc、free到高效的memcpy、memset，再到防止溢出的memmove，这些函数构成了C语言与计算机内存对话的底层桥梁。理解它们的实现原理、适用场景及潜在风险，是突破初级编程迈向系统级开发的关键路径。本文将深入剖析这些内存操作函数的内部机制，通过性能对比和典型应用案例，揭示高效安全内存管理的实践策略。下面就让我们开始吧！

一、memcpy的使用和模拟实现

首先让我们来看看memcpy函数的原型：

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

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。

memcpy函数的使用示例如下：

#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;
}

对于重叠的内存而言，我们往往不使用memcpy函数，而是交给memmove来处理。

下面我们来看一下memcpy函数的模拟实现：

void * memcpy ( void * dst, const void * src, size_t count)
{void * ret = dst;assert(dst);assert(src);/** copy from lower addresses to higher addresses*/while (count--) {*(char *)dst = *(char *)src;dst = (char *)dst + 1;src = (char *)src + 1;} return(ret);
}

二、memmove的使用和模拟实现

memove的函数原型如下：

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

memmove和memcpy的差别就是memmove函数处理的源内存块和目标内存块是可以重叠的
如果源空间和目标空间出现重叠，就得使用memmove函数处理

下面我们来看看memmove的使用示例：

#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;
}

输出的结果如下：

1 2 1 2 3 4 5 8 9 10

memmove的模拟实现：

void * memmove ( void * dst, const void * src, size_t count)
{void * ret = dst;if (dst <= src || (char *)dst >= ((char *)src + count)) {/** Non-Overlapping Buffers* copy from lower addresses to higher addresses*/while (count--) {*(char *)dst = *(char *)src;dst = (char *)dst + 1;src = (char *)src + 1;}} else {/** Overlapping Buffers* copy from higher addresses to lower addresses*/dst = (char *)dst + count - 1;src = (char *)src + count - 1;while (count--) {*(char *)dst = *(char *)src;dst = (char *)dst - 1;src = (char *)src - 1;}} return(ret);
}

三、memset函数的使用

memset的函数原型如下：

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

memset函数是用来设置内存的，它能将内存中的值以字节为单位设置成想要的内容。
使用示例如下：

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

输出结果为：

xxxxxxworld

四、memcmp函数的使用

memcmp函数的函数原型如下所示：

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

它的作用是比较从ptr1和ptr2指针指向的位置开始，向后的num个字节。
返回值如下所示：

使用示例如下所示：

#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);elseprintf("'%s' is the same as '%s'.\n", buffer1, buffer2);return 0;
}