【C语言】内存函数的详细教学和模拟实现

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【C语言】内存函数的详细教学和模拟实现,技术栏,博客创作,小白教学,c语言
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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。
【C语言】内存函数的详细教学和模拟实现,技术栏,博客创作,小白教学,c语言

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?

【C语言】内存函数的详细教学和模拟实现,技术栏,博客创作,小白教学,c语言

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?

【C语言】内存函数的详细教学和模拟实现,技术栏,博客创作,小白教学,c语言

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?
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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;
}

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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
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#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;
		}
		else
			return *(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");
	else
		printf("==\n");
	return 0;
}


ok ,这次的分享到这里就结束了,函数的内容基本上就要告一段落了

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