C 语言学习笔记（指针6）

内容提要

• 内存操作
  • 内存操作的函数

内存操作

我们对于内存操作需要依赖于string.h头文件中相关的库函数。

内存的库函数

内存填充

• 头文件：#include
• 函数原型

void* memset(void* s, int c, size_t)

• 函数功能：将内存块s的前n个字节填充为c，一般用于初始化或者清零操作
• 参数说明：
  • s：目标内存首地址
  • c：填充值（以unsigned char形式处理0~255）
  • n：填充字节数
• 返回值：
  • 成功：返回s的指针
  • 失败：返回NULL
• 注意事项：
  • 常用于动态化初始化，c通常设置为0（清零）
  • 按字节填充，非整型初始化需要谨慎（如填充int数组时，0是安全的）
• 案例:

#include 
#include 
#include 

int main()
{
    // 在堆内存中申请4个int的连续空间
    int *p = (int*)malloc(4 * sizeof(int));
    
    // 非空校验
    if (p == NULL)
    {
        perror("内存申请失败！")；
        return -1；
    }
    
    // 初始化堆内存，填充0
    memset(p, 0, 4 * sizeof(int));
    
    // 测试输出
    printf("%d\n", p[1]); // p[1] 的底层 *(p+1) 我们可以将p[1]看作是*(p+1)语法糖
    
    // 内存使用完毕，释放
    free(p);
    
    // 对指针赋值NULL
    p = NULL;
    
    return 0;
}

内存拷贝

• 头文件：#include

• 函数原型：

  • 源域目标内存无重叠时使用

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

  • 安全处理内存重叠

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

• 函数功能：将src的前n个字节拷贝倒dest

• 参数说明：

  • dest: 目标内存首地址
  • src：源内存首地址
  • size_t n：拷贝的字节数

• 返回值

  • 成功：返回dest的首地址
  • 失败：返回NULL

• 注意内存：

  • memmove能正确处理内存重叠，推荐优先使用
  • 确保目标内存足够大，避免溢出。

• 示例：

#include 
#include 

int main()
{
    // 准备两个数组，用来存护源和目标
    int src[4] = {11,22,33,44};
    int dest[6] = {111,222,333,444,555,666};
    
    // 进行拷贝
    memcpy(dest+1, src+1, 2 * sizeof(int));
    memmove(dest+1, src+1, 2 * sizeof(int)); // 从src拷贝22,33倒dest的222的位置
    
    printf("源数组：");
    register int i;
    for(i = 0; i < 4; i++) printf("%-6d", src[i]);
    
    printf("\n目标数组：");
    for(i = 0;i < 6; i++) printf("%-6d", dest[i]);
    
    return 0;
}

思考：什么是内存重叠？

内存重叠指在内存操作（如拷贝、移动数据）时，源区域和目标区域的内存地址范围存在部分或完全重叠，导致操作结果出现不确定性。

典型例子：memcpy 与 memmove

1. memcpy 的隐患

• 假设拷贝 10字节 从地址 p 到 p+2：

  char str[] = "abcdefgh";
  memcpy(str + 2, str, 5); // 源和目标重叠，行为未定义！
  

• memcpy 不检查重叠，可能因逐字节拷贝导致数据被意外覆盖（如先覆盖a到c，后续操作又读取被修改的值）。

2. memmove 的解决方案

• 同样的操作，使用 memmove 会检测重叠方向：

  • 若目标地址在源之前（正向拷贝），或地址不重叠，直接拷贝。
  • 若目标地址在源之后（反向拷贝），则从尾部开始倒序拷贝，避免覆盖未读取的数据。

  memmove(str + 2, str, 5); // 安全处理重叠
  

内存比较

• 头文件：#include
• 函数原型：

int memcmp(const void* s1, const void* s2, size_t n);

• 函数功能：比较s1和s2的前n个字节
• 返回值：
  • 0：内存内容相同
  • >0：s1中第一个不同字节大于s2
  • <0：s1 中第一个不同字节小于 s2
• 注意事项:比较按字节进行，非字符串需确保长度一致(总字节数一致)
• 示例:

#include 
#include 
#include 

int main()
{
    // 准备比较的数据
    int* arr1 = (int*)mallco(3 * sizeof(int)); // 3个元素
    int* arr2 = (int*)callco(4 * sizeof(in1t)); // 4个元素
    
    // 清零
    memset(arr1, 0, 3 * sizeof(int));
    // 赋值
    arr[0] = 60; arr[1] = 66;
    arr[0] = 70; arr2[1] = 5;
    
    // 比较
    int cmp_result = memcmp(arr2, arr1, 2 * sizeof(int)); // 双方参与比较的字节数完全一致
    
    printf("比较结果：%d-(%s)\n", cmp_result, cmp_result > 0 ? "大于" : cmp_result < 0 ? "小于" : "等于");
    
    // 释放内存
    free(arr1);
    free(arr2);
    
    arr1 = arr2 = NULL;
    
    return 0；
}

内存查找

• 头文件：#include

• 函数原型：

  • 正向查找， C语言标准库函数

  void*  memchr(const void* s, int c, size_t n);
  

  • 逆向查找，这个不是C语言标准库函数，属于GNU扩展

  void* memrchr(const void* s, int c, size_t n);
  

• 函数功能：在s的前n个字节中查找字符c

• 返回值：

  • 成功：返回找到内容对应的地址
  • 失败：返回NULL

• 注意事项：

  • memrchr 是GNU扩展函数，需手动声明（只要不是C语言标准提供，编译的时候都需要手动声明或链接）
  • 查找单位为字节值，非整型数据需要注意内存布局

• 示例：

#include 
#include 

// memrchr是GUN扩展函数，需要外部声明
extern void* memrchr(const void*, int, size_t);

int main()
{
    // 准备一个测试数组
    char str[] = {'A','B','C','B'};
    
    // 查找字符'B'
    char * first = (char*) memchr(str, 'B', sizeof(str));
    char * last = (char*) memrchr(str, 'B', sizeof(str)); // GUN扩展函数
    
    printf("first = %p, last=%p\n", first, last);
    
    printf("第1个B的位置， %ld\n", first -str); // 1
    printf("最后1个B的位置， %ld\n", last -str);  // 3
}
``