memcpy、memmove、memset及strcpy函数实现和理解

memcpy、memmove、memset及strcpy函数实现和理解

关于memcpy

memcpy是C和C++ 中的内存拷贝函数，在C中所需的头文件是#include<string.h>, 在C++中需要包含的头文件是#include其函数原型如下：
void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);
其功能是从源src所指的内存地址的起始位置开始拷贝n个字节到目标dest所指的内存地址的起始位置中。
库函数中的memcpy不能处理src和dest有重叠的情况。

实现思路

如果是自己实现memcpy的话，最好还是把地址有重叠的情况考虑进去，这样才能更好的体现编码的严谨。
为了更好的理解源地址和目的地址有重叠的时候，正向复制会出现的问题，下面以图形方式进行解释：

再给一个更加直接的例子，如下图：

memcpy实现代码

void *memcpy(void *dest,const void *src,size_t count)
{
    char *pDest=static_cast<char *>(dest);
    const char *pSrc=static_cast<const char *>(src);
    //参数检查
    if ( NULL == dest || NULL == src || count<=0 )
    {
        return NULL;
    }
    if( pDest>pSrc && pDest<pSrc+count )
    {
        for(size_t i=count-1; i>=0; i--)
        {
            pDest[i] = pSrc[i];
        }
    }
    else
    {
        for(size_t i=0; i<count; i++)
        {
            pDest[i] = pSrc[i];
        }
    }
    return pDest;
}

关于memmove

memmove和memcpy函数一样，使用时需要包含C++的#include头文件。它与memcpy的功能相似，都是将src所指的n个字节复制到dest所指的内存地址起始位置中，但该函数可以处理src和dest有重叠的情况。实际上，memcpy可以看作是memmove的子集。其代码如下（由于对memcpy做了优化，让memmove的实现和memcpy一样了。。。）

void * memmove( void * const dest, const char * const src, size_t count )
{
    // 参数检查
    if( NULL == dest || NULL == src || count<=0 )
    {
        return NULL;
    }

    char * pSrc = (char *)src;
    char * pDest = (char *)dest;
    if(pDest > Psrc && pDest < Psrc + count )
    {
       for( size_t i = count-1; i>=0; i--)
       {
          pDest[i] = pSrc[i];
       }
    }
    
    else
    {
        for(size_t i=0; i<count; i++)
        {
            pDest[i]=pSrc[i];
        }
    }
    return pDest;
}

关于memset

函数原型如下：
void *memset(void *s, int ch, size_t n);
该函数的功能是将s中的前n个字节用ch替换，并返回s
memset：作用是在一段内存块中填充某个给定的值，它是对较大的结构体或数组进行清零操作的一种最快方法。
在程序中给数组初始化时，常常会用到memset函数，一般的写法如下：

    int a[2];
    memset(a, 0, sizeof(a));
    memset(a, 0, 2*sizeof(int));

需要注意的是，赋值是逐字节进行的：
(1)若s指向char型地址，ch可为任意字符值；

(2)若s指向非char型，如int型地址，要想赋值正确，ch的值只能是-1或0，因为-1和0转化成二进制后每一位都是一样的
错误的赋值例子如下：

    int a[2];
    memset(a, 1, 2*sizeof(int));

输出数组a的结果如下图：

很明显，这不是我们希望看到的，因此在用memset给数组幅初始值的时候，一般都是幅为0.
实现代码如下：

void *my_memset(void* s, int ch, size_t n)
{
    //参数检查
    if ( NULL == s || n<= 0)
    {
        return NULL;
    }

    char *pS = (char *)s;
    for ( size_t i = 0; i<n; i++)
    {
        pS[i] = ch;
    }

    return pS;
}

关于strcpy

该函数在C的标准库函数，包含在头文件#include<string.h>和#include<stdio.h>中
函数原型如下：
char strcpy(char *dest, const char *src);
函数功能是把从src地址开始且含有NULL结束符的字符串复制到以dest开始的地址空间，返回指向dest的指针
说明：src和dest所指内存区域不可以重叠且dest必须有足够的空间来容纳src的字符串。
代码实现如下：

char *strcpy( char *dest, const char* src)
{
    //参数检查
    if ( NULL == dest || NULL == src )
    {
        return NULL;
    }

    char *pDest = dest;
    while ( *src != '\0')
    {
        *pDest++ = *src++;
    }
    *pDest = '\0';

    return pDest;
}

strcpy和memcpy主要有以下3方面的区别。

1、复制的内容不同。strcpy只能复制字符串，而memcpy可以复制任意内容，例如字符数组、整型、结构体、类等。
2、复制的方法不同。strcpy不需要指定长度，它遇到被复制字符的串结束符"\0"才结束，所以容易溢出。memcpy则是根据其第3个参数决定复制的长度。
3、用途不同。通常在复制字符串时用strcpy，而需要复制其他类型数据时则一般用memcpy

总结

这一系列的函数都和指针的操作密切相关，如果要更好的理解C++，必须要正式指针，了解指针的特性，学会灵活的应用指针，让指针为自己的编码服务！

对于内存操作的一些列函数来说，其参数涵返回类型都是void*,而不是某种具体的类型，这样是为了任何类型的指针都可以传入memcpy和memset中，都能正确赋值。这也真实地体现了内存操作函数的意义，因为它操作的对象仅仅是一片内存，而不论这片内存是什么类型。

最后，很重要的一点是，如果对指针的位置不清楚的时候，可以借助画图来帮助理解，图形化的解释能够更好的帮助理解。