C语言内存函数详解：从基础到实战

在 C 语言的编程世界里，内存操作是家常便饭，为了方便高效地操作内存，C 标准库提供了好几个实用的内存函数。今天，我就来给大家详细介绍这些内存函数，从最常见的`memcpy`、`memmove`、`memset`，到`memcmp`，不仅讲怎么用，还带你亲手模拟实现它们，新手友好，保证让你学完就能上手！

 

 

memcpy：内存块复制的“搬运工”

 

 

  1. 函数原型

 

• `void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);`

 

• 参数 dest 是目标内存块的指针，src 是源内存块的指针，n 是要复制的字节数。

 

• 返回值是 dest。

 

 

  2. 功能

 

• `memcpy`就像是内存里的“搬运工”，从源内存块（src）开始向后复制 n 个字节的内容到目标内存块（dest）中，不关心内存里存的是啥数据类型（字符、整数等），只管按字节搬。

 

 

  3. 注意事项

 

• 如果源内存块和目标内存块有重叠区域，`memcpy`的行为是未定义的（可能出错）。比如，从内存的第 100 字节开始复制到第 50 字节，且复制长度超过 50 字节，`memcpy`就可能把还没复制的数据给覆盖了。这种情况下，应该用`memmove`。

 

• 使用`memcpy`时，要确保源和目标内存块都是有效的，并且有足够的空间来容纳操作。

 

 

  4. 使用示例

 

#include <stdio.h>

#include <string.h>

 

int main() {

    char src[] = "hello world";

    char dest[20];

    memcpy(dest, src, sizeof(src)); // 复制整个 src 字符串

    dest[sizeof(src) - 1] = '\0'; // 添加字符串结束符

    printf("复制后的字符串：%s\n", dest);

    return 0;

}

 

  5. 模拟实现

 

• 思路：逐字节复制，从源内存块复制到目标内存块，复制 n 个字节。

 

#include <stdio.h>

 

void *my_memcpy(void *dest, const void *src, size_t n) {

    char *d = (char *)dest;

    const char *s = (const char *)src;

    for (size_t i = 0; i < n; i++) {

        d[i] = s[i];

    }

    return dest;

}

 

int main() {

    char src[] = "hello world";

    char dest[20];

    my_memcpy(dest, src, sizeof(src));

    dest[sizeof(src) - 1] = '\0';

    printf("复制后的字符串：%s\n", dest);

    return 0;

}

 

 

memmove：内存块复制的“快递员”（不怕重叠）

 

 

  1. 函数原型

 

• `void *memmove(void *dest, const void *src, size_t n);`

 

• 参数和返回值与`memcpy`一样。

 

 

  2. 功能

 

• `memmove`也是复制内存块的，但它比`memcpy`高级一点，能处理源和目标内存块有重叠的情况。它就像是“快递员”，不管源和目标是不是挨着，都能安全地把数据“快递”到目标地址。

 

 

  3. 使用场景

 

• 当源和目标内存块有重叠时，比如在字符串中把后面的部分复制到前面，或者前面复制到后面，就用`memmove`。

 

 

  4. 使用示例

 

#include <stdio.h>

#include <string.h>

 

int main() {

    char str[] = "hello world";

    memmove(str, str + 6, 5); // 把 "world" 复制到字符串开头

    str[5] = '\0'; // 添加字符串结束符

    printf("复制后的字符串：%s\n", str);

    return 0;

}

 

  5. 模拟实现

 

• 思路：先判断源和目标内存块的相对位置。如果源在目标后面，就从前往后复制；如果源在目标前面，就从后往前复制，避免数据被覆盖。

 

#include <stdio.h>

 

void *my_memmove(void *dest, const void *src, size_t n) {

    char *d = (char *)dest;

    const char *s = (const char *)src;

    if (d < s) { // 源在目标后面，从前往后复制

        for (size_t i = 0; i < n; i++) {

            d[i] = s[i];

        }

    } else { // 源在目标前面或相同位置，从后往前复制

        for (size_t i = n; i > 0; i--) {

            d[i - 1] = s[i - 1];

        }

    }

    return dest;

}

 

int main() {

    char str[] = "hello world";

    my_memmove(str, str + 6, 5);

    str[5] = '\0';

    printf("复制后的字符串：%s\n", str);

    return 0;

}

 

 

memset：内存块设置的“涂色器”

 

 

  1. 函数原型

 

• `void *memset(void *str, int c, size_t n);`

 

• 参数 str 是内存块的指针，c 是要设置的值（会被转换为 unsigned char），n 是要设置的字节数。

 

• 返回值是 str。

 

 

  2. 功能

 

• `memset`就像是给内存块“涂色”，把内存块的前 n 个字节都设置成指定的值 c。常用来初始化内存，比如把内存全设置为 0。

 

 

  3. 使用示例

 

#include <stdio.h>

#include <string.h>

 

int main() {

    char str[20];

    memset(str, 'A', 10); // 把 str 的前 10 个字节设置为 'A'

    str[10] = '\0'; // 添加字符串结束符

    printf("设置后的字符串：%s\n", str);

    return 0;

}

 

 

  4. 模拟实现

 

• 思路：逐字节设置，把内存块的前 n 个字节都设置为 c 的值（转换为 unsigned char）。

 

#include <stdio.h>

 

void *my_memset(void *str, int c, size_t n) {

    unsigned char *s = (unsigned char *)str;

    unsigned char value = (unsigned char)c;

    for (size_t i = 0; i < n; i++) {

        s[i] = value;

    }

    return str;

}

 

int main() {

    char str[20];

    my_memset(str, 'A', 10);

    str[10] = '\0';

    printf("设置后的字符串：%s\n", str);

    return 0;

}

 

 

memcmp：内存块比较的“裁判员”

 

 

  1. 函数原型

 

• `int memcmp(const void *str1, const void *str2, size_t n);`

 

• 参数 str1 和 str2 是两个内存块的指针，n 是要比较的字节数。

 

• 返回值：

 

• 如果两个内存块的前 n 个字节相等，返回 0。

 

• 如果 str1 小于 str2，返回负数。

 

• 如果 str1 大于 str2，返回正数。

 

 

  2. 功能

 

• `memcmp`就像是在比武场上当“裁判员”，逐字节比较两个内存块的前 n 个字节，判断它们的大小关系。

 

 

  3. 使用示例

 

#include <stdio.h>

#include <string.h>

 

int main() {

    char str1[] = "hello";

    char str2[] = "hella";

    int result = memcmp(str1, str2, 5);

    if (result == 0) {

        printf("两个内存块的前 5 个字节相等\n");

    } else if (result < 0) {

        printf("str1 的前 5 个字节小于 str2\n");

    } else {

        printf("str1 的前 5 个字节大于 str2\n");

    }

    return 0;

}

 

 

  4. 模拟实现

 

• 思路：逐字节比较，如果找到不同的字节就返回它们的差值，比较完 n 个字节都相同就返回 0。

 

#include <stdio.h>

 

int my_memcmp(const void *str1, const void *str2, size_t n) {

    const unsigned char *s1 = (const unsigned char *)str1;

    const unsigned char *s2 = (const unsigned char *)str2;

    for (size_t i = 0; i < n; i++) {

        if (s1[i] != s2[i]) {

            return s1[i] - s2[i];

        }

    }

    return 0;

}

 

int main() {

    char str1[] = "hello";

    char str2[] = "hella";

    int result = my_memcmp(str1, str2, 5);

    if (result == 0) {

        printf("两个内存块的前 5 个字节相等\n");

    } else if (result < 0) {

        printf("str1 的前 5 个字节小于 str2\n");

    } else {

        printf("str1 的前 5 个字节大于 str2\n");

    }

    return 0;

}

 

 

总结

 

今天，咱们把 C 语言里超实用的内存函数`memcpy`、`memmove`、`memset`和`memcmp`一网打尽啦！从`memcpy`的内存块复制，到`memmove`的重叠区域复制，再到`memset`的内存初始化，以及`memcmp`的内存比较，新手友好，这些函数在日常编程里超常用，学会它们，内存操作不再是难题！希望大家能多练练，把每个函数都玩得明明白白。

 

宝子们，今天的内容是不是让你对 C 语言的内存函数有了全新的认识？有没有哪个函数的模拟实现让你眼前一亮，或者曾经困扰你的地方现在豁然开朗？快来评论区分享你的学习心得或者疑问吧！说不定你的分享就能帮到其他小伙伴，大家一起进步，下次咱们继续在 C 语言的编程之旅中探索更多宝藏知识！​