strcpy、memcpy、memmove的区别及实现

本文深入探讨了strcpy、memmove及memcpy三个字符串处理函数的区别与联系,并通过实例对比了不同操作系统下的行为差异。揭示了编译器优化对于函数表现的影响。

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关于这3个函数,其实很多地方都有说明。然而很多地方说明不够详尽,或者比较独立,或者很多地方的介绍就是错误的。我这两天仔细研究了下,给出我自己的一些研究结果。

先看一下我自己的实现:

char* strcpy(char* dst,const char* src)
{
	char* rtn = NULL;
	if( (NULL!=dst)&&(NULL!=src) ){
		rtn = dst;
		while( '\0'!=(*dst++=*src++) )
		{
			NULL;
		}
	}
	return rtn;
}

void* memmove(void* dest,const void* src,size_t cnt)
{
	void* rtn = NULL;
	if( (NULL!=dest)&&(NULL!=src) )
	{
		rtn = dest;//返回地址为了实现串式运算
		//分支一情况:dst和src没有覆盖导致的问题
		if ( (dest<=src)||((char*)dest>=(char*)src+cnt) )
		{		
			while (cnt-- != 0)
			{				
				*(char*)dest = *(char*)src; 
				/*((char*)dest)+=1或者*((char*)dest)++都不会编译通过,
				这其实是仍然把dest当成了左值,
				只不过 在移动指针的时候每次移动sizeof(char)*/
				dest = (char*)dest + 1;
				src = (char*)src + 1;			
			}
		}
		else//分支二情况
		{
			dest = (char*)dest+cnt-1;
			src = (char*)src+cnt-1;
			char* pdest = (char*)dest;
			char* psrc = (char*)src;
			while(cnt--!=0)
			{
				*pdest-- = *psrc--;	
			}
		}
	}
	return rtn;
}

memmove()的分支一和分支二我采用了不同方式进行实现,为了体现void*是不能作为诸如+=、++、--这类操作符的左值的(事实上应该是在ANSI编码下不支持,GNU下可能支持不过我没试过,具体见我的 转载文章

memcpy()我没有再贴代码,很多人都认为其实现方式和memmove()实现的分支一情况是一样的,这是一个佯谬

事实上,我们采用了下面的测试代码在windows XP/VS2008下进行测试的情况并非这样:

	char a[10];
	for (int i=0;i<sizeof(a);i++)
	{
		a[i]=i;
		printf("%d,",a[i]);
	}
	printf("\n");
	memcpy(&a[4],a,6);
	for (int i=0;i<sizeof(a);i++){
		printf("%d,",a[i]);
	}
	printf("\n");


上面这个测试代码,很多人意想的结果应该如下:

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,
0,1,2,3,0,1,2,3,0,1,

但是实际输出结果如下:

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,
0,1,2,3,0,1,2,3,4,5,

就是说,memcpy()和memmove()的效果一样,系统没有想象的“那么傻”,编译器会处理覆盖问题。这样的话,很多人开始开始的想法是错误的么?

我于是又在嵌入式操作系统Vxworks下作了测试,然而这次的输出结果和“很多人”的想法一致,memcpy()没能再次完成处理覆盖的问题,这是为什么呢?

我们看一下库函数说明书:

void* memcpy(void* s, const void* ct, size_t n);
Copies n characters from ct to s and returns s. s may be corrupted if objects overlap.
void* memmove(void* s, const void* ct, size_t n);
Copies n characters from ct to s and returns s. s will not be corrupted if objects overlap.

看到了吧,人家只说memcpy()或许会出错,但是没说一定会出错。而windows显然早就注意到这一点,聪明但不合时宜地做了些优化!


### C语言中字符串处理函数的操作数据类型及区别 #### 数据类型概述 这些函数主要操作的是指针类型的参数,具体来说是指向`void`、指向特定基本数据类型(如`char`)、以及整数计数值。对于`memcpy`、`memmove`和`memset`而言,其工作对象是内存中的字节序列;而对于`memcmp`则是用于比较两个指定长度的内存区域的内容;至于`strcpy`与`strncpy`则专门针对以null终止符结尾的字符串进行复制。 #### memcpymemmove 的功能对比 - `memcpy`负责将源地址所指向的一块连续存储区内容复制到目标位置处[^1]。 - 当涉及到有重叠部分的记忆体区间转移时,则应该采用`memmove`来代替前者,因为后者能够正确处理这种情况下的数据迁移问题[^2]。 ```c // 示例:使用memcpy可能导致未定义行为的情况 #include <stdio.h> #include <string.h> int main() { int arr[] = { 1, 2, 3, 4, 5 }; // 这里如果arr+1和arr之间存在重叠可能会出现问题 memcpy(arr, arr + 1, sizeof(int) * 4); for (size_t i = 0; i < 5; ++i){ printf("%d ", arr[i]); } } ``` #### memset 的应用范围 此函数用来填充一块已分配好的内存量至给定值,通常应用于初始化数组或结构体成员变量为某个固定不变的状态,比如全部置零或者设置成其他特殊标记位[^3]。 ```c #define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS #include <stdio.h> #include< string .h> int main(){ char str[ ]="hello world"; // 将前六个字符替换为'x' memset(str,'x',6*sizeof(char)); puts(str); } ``` #### memcmp 的作用机制 通过逐个比较两段相同大小的缓冲区内每一个对应的字节差异情况返回一个相对应的结果码(-1/0/+1),可用于判断两者是否相等或是哪一方更大一些。 #### strcpy 及 strncpy 特征分析 这两个都是为了完成字符串之间的赋值而设计出来的标准库接口之一,不同之处在于后者允许设定最大拷贝数量从而防止溢出风险的发生,并且会在必要时候自动补充结束标志'\0'[ ^4]. ```c #include<stdio.h> #include<string.h> int main(){ char sourceStr[]= "example text."; char targetStr[20]; // 安全地复制不超过9个字符(含\0) strncpy(targetStr,sourceStr ,9); // 显示最终结果 printf("Copied String is %s\n",targetStr ); } ```
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