C/C++---memset()初始化

memset 是 C/C++ 标准库中用于内存块初始化的函数，定义在 <cstring> 头文件中。它的核心功能是将一块连续内存的每个字节都设置为指定的值，常用于初始化数组、结构体等数据结构。

一、函数原型

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

• 参数说明：
  • ptr：指向要初始化的内存块的起始地址（必须是可修改的内存，如数组、动态分配的内存等）。
  • value：要设置的值（虽然类型是 int，但实际只会使用其低 8 位，即 unsigned char 范围内的值）。
  • num：要设置的字节数（size_t 类型，通常是内存块的总大小）。
• 返回值：返回指向内存块起始地址的指针（即 ptr）。

二、工作原理

memset 会从 ptr 指向的地址开始，逐个字节地将内存设置为 value 的低 8 位。例如：

int arr[5];
memset(arr, 0, sizeof(arr));  // 将arr的每个字节都设为0

• sizeof(arr) 计算数组总字节数（5 * 4 = 20 字节，假设 int 为 4 字节）。
• memset 会将这 20 个字节全部设置为 0x00，最终数组每个元素都为 0。

三、使用场景

1. 初始化数组为 0 或 -1
   最常见的用法是将数组初始化为全 0 或全 -1（因二进制特性，见下文注意事项）：

   int a[100];
   memset(a, 0, 100 * sizeof(int));  // 全0初始化char str[20];
   memset(str, '\0', 20);  // 字符串结束符初始化（等价于0）
   

2. 清空结构体/缓冲区
   用于重置结构体或内存缓冲区的内容：

   struct Student {int id;char name[20];
   };
   Student s;
   memset(&s, 0, sizeof(Student));  // 结构体成员全设为0
   

3. 快速填充字符数组
   对字符数组（每个元素占 1 字节）可直接填充指定字符：

   char buf[10];
   memset(buf, 'a', 10);  // 数组元素全为 'a'（ASCII码97）
   

四、关键注意事项

1. 按字节赋值的局限性
   memset 是逐字节设置的，因此仅适用于以下情况：

   • 目标类型为单字节类型（如 char、unsigned char）。
   • 希望将多字节类型（如 int、long）的每个字节都设为相同值（如 0 或 -1）。

   ❌ 错误示例（对 int 数组填充非 0/-1 的值）：

   int arr[3];
   memset(arr, 1, 3 * sizeof(int));  // 错误！结果不是 [1,1,1]
   

   原因：int 占 4 字节，memset 会将每个字节设为 0x01，实际每个元素为 0x01010101（十进制 16843009），而非 1。

2. value 参数的有效范围
   虽然 value 类型是 int，但实际只使用低 8 位（0~255 或 -128~127）。例如：

   memset(ptr, 256, num);  // 等价于 memset(ptr, 0, num)（256的低8位为0）
   memset(ptr, -1, num);   // 等价于填充 0xFF（因-1的二进制补码为全1）
   

3. 避免越界访问
   num 参数必须小于等于 ptr 指向的内存块大小，否则会导致缓冲区溢出，引发未定义行为（如程序崩溃、数据损坏）。

4. 与 std::fill 的区别
   C++ 中的 std::fill 是更通用的初始化工具，按元素赋值而非按字节，适用于任何类型：

   #include <algorithm>  // 需包含此头文件
   int arr[3];
   std::fill(arr, arr + 3, 1);  // 正确将每个元素设为1（按int类型赋值）
   

   • memset 速度更快（底层优化），但适用场景有限。
   • std::fill 更灵活，支持任意值初始化，但性能略低。

五、常见错误用法

1. 对非字节类型填充任意值（如上述 int 数组填充 1）。
2. 错误计算 num 大小（如用元素个数代替字节数）：

   int arr[10];
   memset(arr, 0, 10);  // 错误！仅初始化前10字节（不足3个int元素）
   

3. 对只读内存（如字符串常量）使用 memset：

   char* str = "hello";
   memset(str, 'a', 5);  // 错误！字符串常量不可修改，会导致崩溃
   

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memset 是高效的内存初始化工具，核心作用是按字节批量设置内存值，但需注意：

• 仅适用于单字节类型或多字节类型的全 0/-1 初始化。
• 严格控制 num 参数，避免越界。
• 复杂类型的初始化优先考虑 std::fill 等更安全的方法。