memcpy内存拷贝函数的模拟实现及其详解

1,085 阅读2分钟

对于内存操作函数,一般情况下有四种:

memcpy         :内存拷贝

memmove      :内存移动

memcmp        :内存比较

memset          :内存设置

上面的四种内存操作函数,在笔者后续的文章中都会讲到,但是在此篇文章中,由于笔者的懒虫原因!所以,暂时先只讲解memcpy内存拷贝函数!!若对其他的三个函数有兴趣的读者,请参考一下笔者后续文章!!

对于memcpy内存拷贝函数的使用语法为:

d0b7f1d388bd4862a97730788d4ae2c2.png void * memcpy ( void * destination, const void * source, size_t num )

在上面的语法中:destination是指:目标空间,source是指:源头,num是指要拷贝的多少个字节

因此,总体的意思为:将源头的num个字节个数据拷贝到目标空间里面!!

1.在整型数组中的使用情况为:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int arr2[10] = { 0 };
	memcpy(arr2, arr, 20);
	//在这里20,是指要拷贝的字节数!!一个int 类型所占4个字节
	//20个字节,是指5个整型!
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", arr2[i]);
	}
	return 0;
}

在上述的代码中:首先定义了一个: int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; 并将其拷贝到一个arr2[]的数组中,但是arr2[]这个数组进行了初始化:int arr2[10] = { 0 }; 所以能够很明显的根据结果观察出来该memcpy内存拷贝函数的使用情况!!

代码的运行结果为:

1f7b09c7a5774be799f7abb709f62eaf.png 2.在浮点型数组中的使用情况为:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main()
{
	float arr1[] = { 1.0f,2.0f,3.0f,4.0f };
	float arr2[4] = { 0.0 };
	memcpy(arr2, arr1, 8);
	//在这里8,是指要拷贝的字节数!!一个float 类型所占4个字节
	//8个字节,是指2个浮点型!
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 4; i++)
	{
		printf("%.3f ", arr2[i]);
	}
	return 0;
}

上述代码的使用过程跟上面那个类似,在此,笔者就不再做过多的讲述!!请参考上面的解析内容就行!!

代码的运行结果为:

f2f51a6691d74d81a0d7310fb61099ab.png 经过上面的内容,想必各位老铁也能清晰的认识了memcpy这个函数了!!下面笔者将带领大家进入memcpy函数的模拟实现部分!!请注意啦!压轴的部分来了!!

在整型数组中的模拟实现:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
 
void* my_memcpy(void* dest, void* src, size_t num)
{
	void* ret = dest;
	assert(dest);
	assert(src);
	while (num--)
	{
		*(char*)dest = *(char*)src;
		dest = (char*)dest + 1;
		src = (char*)src + 1;
	}
	return ret;
}
 
int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	int arr2[10] = { 0 };
	my_memcpy(arr2, arr1, 20);
	int i = 0;
	for (i = 0; i<10;i++)
	{
		printf("%d ", arr2[i]);
	}
	return 0;
}

1.在memcpy的语法中,由于num是需要拷贝的字节数,所以在模拟实现的时候,一个字节一个字节的拷贝比较合适!!

2.assert(dest); assert(src); 断言部分!后面的代码中,涉及对指针dest 及src 的解引用操作!需要确保不为空指针!!

3.(char)dest = (char)src 在定义的时候,使用的是:void* my_memcpy(void* dest, void* src, size_t num) void * 类型的dest 与 src不能进行解引用操作,必须先强制类型转化为char*类型!!

但是为什么是char 类型呢??主要的原因还是在于:对char类型的指针进行解引用,才能访问一个字节,从而实现num个字节的拷贝!!

4.对于:dest = (char*)dest + 1; src = (char*)src + 1; 这段代码部分,其实主要原因还是在于平常我们所熟悉的代码,在不同的编译器下,不一定能够正常的运行出来!!

就比如:这种写法:在不同的编译器下运行情况也是不一样的:

((char*)dest)++;
((char*)src)++;

5.对于最后的部分:return ret; 在这里返回值为:ret ,但是为什么不能返回:dest呢??

原因在于:dest在while()循环中,走的已经不再是起始位置了!!

6.对于浮点型数组的写法,稍微该一点内容就行,在此,就不做过多的描述!

代码的运行结果为:

1e93d1bfc5dc4f5b9a790167a9246f6c.png 上面的内容就是本文主要讲解的部分!!

思考一下:对于数组:int  arr[]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};能不能将1,2,3,4,5拷贝到3,4,5,6,7的位置??从而结果为:1,2,1,2,3,4,5,8,9,10呢???

这个答案是不能,但是为什么不可以呢??这个就涉及到内存移动:memmove的模拟实现部分了!!

上面的问题,主要还是指:思考一下:对于数组:int arr[]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};能不能将1,2,3,4,5拷贝到3,4,5,6,7的位置??从而结果为:1,2,1,2,3,4,5,8,9,10呢??? 这个答案是不能,但是为什么不可以呢??下面将是笔者的具体解析内容,请各位老铁仔细思考哟!!!

由于在CSDN进行描写不是很方便,所以下面是笔者在画图板上面的内容!

783ed3c1aa504c7c8bb820d7a9e77891.png 请大家仔细思考一下!!

由于在memcpy函数拷贝的时候,是按照字节来进行拷贝的!!所以,会进行一个一个int类型的拷贝,拷贝的数字将会覆盖原来的数字!所以,才会导致上面的结果!!请大家分析一下!就能得出上述结论!!

对于上述代码的实现过程为:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
 
void* my_memcpy(void* dest, void* src, size_t num)
{
	void* ret = dest;
	assert(dest);
	assert(src);
	while (num--)
	{
		*(char*)dest = *(char*)src;
		dest = (char*)dest + 1;
		src = (char*)src + 1;
	}
	return ret;
}
 
 
int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	my_memcpy(arr1 + 2, arr1, 20);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", arr1[i]);
	}
	return 0;
}

当然,这个代码,还是借用了memcpy内存拷贝的模拟实现!!所以还是希望各位老铁能够欣赏一下笔者的博客!!

在上述代码里面:my_memcpy(arr1 + 2, arr1, 20); arr1是指数组的首元素!!arr1+2是:指向数组的第三个元素!!

712eb0bad8ac4b5d8fad3eab758553bb.png 经过上面的画图分析过程,想必代码的运行结果也是显而易见的!!

c91c83d64fe7457b984594dd1492ba66.png 总结:当源头与目的地的空间有重合的部分,会被覆盖掉!!所以显得上面的代码,不是很合理!!

下面笔者来带领大家具体情况具体分析一下!!请仔细思考!

对于数组arr1[]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10}我们可以:从一下方面进行考虑:

1.将1,2,3,4,5放到3,4,5,6,7的位置 ,我们可以用从后往前放的方法来实现目地!!

第一步:将5放在7的位置,第二步:将4放在6的位置,第三步:将3放在5的位置……这样依次按照顺序来实现!!

8a1d99e71d5b4074b825bbbe3f7529d7.png 2.但是:对于所有的部分都进行这种从后往前放的顺序,又不一定都对! 就比如:将4,5,6,7,8放在1,2,3,4,5的位置处!

按照从后往前放的方式来进行思考的话:那么:第一步:将8放在5的位置,第二步:将7放在4的位置,第三步:将6放在3的位置,第四步:将5放在……(注意此时5的位置处,放置的不再是5了,已经被前面的8替代!!所以显得非常不合理!!)

12957544cb0b44be9bf013b4f6ac3273.png 所以对于这种的拷贝情况,我们应该这样思考:从前往后放!!

ccf31b13b68d4241a72dd75c11102948.png 经过上面的两个案列,想必各位老铁也能看出来:复杂!!

总结:有时候需要从前往后拷贝!!

        有时候需要从后往前拷贝!!

因此,笔者进行粗略的总结一下 :

496e091eedc242df93df6e140fa4593b.png 因此,对于memcpy函数的模拟实现的更加完整的代码为:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <assert.h>
 
void* my_memcpy(void* dest, void* src, size_t num)
{
	void* ret = dest;
	assert(dest);
	assert(src);
	if (dest < src)
	{  //在这里:比较的是地址!!
		while (num--)
		{
			//从前往后
			*(char*)dest = *(char*)src;
			dest = (char*)dest + 1;
			src = (char*)src + 1;
		}
	}
	else
	{
		while (num--)
		{
			*((char*)dest + num) = *((char*)src + num);
			//从后往前
		}
	}
	return ret;
}
 
 
int main()
{
	int arr1[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	my_memcpy(arr1 + 2, arr1, 20);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", arr1[i]);
	}
	return 0;
}

上述代码的运行结果为:

5e084f5c5ee4449bbb44bd4beba33ad3.png 其实,在C语言中,重叠部分的内存拷贝是交给:memmove函数实现的!!

因此对于memmove函数的模拟实现,便是将上面的代码,改改名字罢了!!在此,笔者就不再更改了!!

因此: memcpy只需要实现不重叠部分内存拷贝就可以了!

        memmove是需要实现重叠部分内存拷贝的!!