C语言内存函数详解：memcpy、memmove与memcmp

一、memcpy函数：通用内存拷贝

memcpy（Memory Copy）用于将一段内存区域的内容复制到另一段内存区域。与针对字符串的 strcpy 不同，它不依赖于结束符，可以处理任意二进制数据。

第1步：掌握memcpy用法

目的：了解如何将源数据完整复制至目标地址。
入口：包含头文件 #include<string.h>。
动作：调用原型 void* memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);。

• 关键参数：最后一个参数 n 代表需要传输的字节数，而非元素个数。例如在整型数组操作中，若需拷贝4个 int 类型数据，参数应传 4 * sizeof(int)（即8或20等，视系统而定）。
• 注意：该函数适用于源与目标区域不重叠的情况。若区域发生重叠，结果未定义。

#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main()
{
    int arr[10] = {0};
    int arr_src[10] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    
    // 将源数组的前5个整数(20字节)复制到目标数组
    memcpy(arr, arr_src, 20);
    return 0;
}

第2步：深入理解模拟实现原理

目的：通过手写代码理解 void* 强转与字节级操作的必要性。
入口：新建源文件，定义自定义函数。
动作：编写逻辑如下所示。

由于 void* 指针无法直接进行自增（编译器不知道指向对象的大小），因此必须将其转换为 char*（占1字节）进行遍历。使用临时指针变量保存初始 dest 以便最终返回。

#include<stdio.h>
#include<assert.h>

// 模拟实现 memcpy
void* my_memcpy(const void* dest, const void* src, size_t sum)
{
    assert(dest && src); // 断言指针合法
    void* ret = dest;    // 记录起始地址供返回
    
    while(sum--)
    {
        // 每次只拷贝1个字节
        *(char*)dest = *(char*)src; 
        // 强制转换以完成字节级的指针递增
        dest = (char*)dest + 1;
        src = (char*)src + 1;
    }
    return ret;
}

二、memmove函数：处理内存重叠

当源内存区域和目标内存区域发生重叠时，必须使用 memmove。它能保证无论两个区域如何交叠，都能正确搬运数据。

第1步：掌握memmove用法

目的：在数据位置覆盖前先将原数据搬移至安全区。
入口：包含头文件 #include<string.h>。
动作：调用原型 void* memmove(void *dest, const void *src, size_t n);。

示例场景：将数组的前半部分数据移动到后半部分，中间必然存在重叠。

#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main()
{
    int arr[] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
    
    // 将 arr(起点) 的数据移动到 arr+2(终点)，共移动20字节(5个整数)
    // 此时会发生内存重叠
    memmove(arr + 2, arr, 20);
    return 0;
}

第2步：模拟实现中的方向策略

目的：理解为何重叠时必须根据首地址大小判断拷贝方向。
入口：分析 mymemmove 的核心条件分支。
动作：执行以下逻辑：

1. 情况 A：src > dest（向后移）。
   如将 {1,2,...} 整体向右移。此时前面的数据未被破坏，可以直接从前向后拷贝，不会覆盖尚未拷贝的源数据。
2. 情况 B：src < dest（向前移/向左挤）。
   如果从前往后拷贝，先拷贝的低地址字节会被新数据覆盖，导致后续拷贝出错。因此必须从后向前拷贝，保护高地址段的原始数据。

#include<stdio.h>
#include<assert.h>

void* my_memmove(const void* dest, const void* src, size_t sum)
{
    assert(dest && src);
    void* ret = dest;
    char* dst = (char*)dest;
    const char* src_data = (const char*)src;
    
    if(src > dest)
    {
        // src > dest: 从前往后拷贝
        while(sum--)
        {
            *dst = *src_data;
            dst++; src_data++;
        }
    }
    else
    {
        // src <= dest: 从后往前拷贝
        while(sum--)
        {
            *(dst + sum) = *(src_data + sum);
        }
    }
    return ret;
}

三、memcmp函数：按字节比较

memcmp 类似于字符串比较函数 strcmp，但它比较的是指定长度的字节序列，而不是以 '\0' 结尾的字符串。它常用于结构体成员或二进制内容的比对。

第1步：掌握memcmp用法

目的：检测两块内存内容是否相同。
入口：包含头文件 #include<string.h>。
动作：调用原型 int memcmp(const void *s1, const void *s2, size_t n);。

• 返回值：若相等返回 0；若 s1 > s2 返回正数；若 s1 < s2 返回负数。

#include<stdio.h>
#include<string.h>

int main()
{
    int arr1[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    int arr2[] = {1, 1, 3, 4, 5};
    
    // 比较前8个字节（2个整数）
    int result = memcmp(arr1, arr2, 8);
    printf("%d\n", result); // 输出为正数，因为第二个整数 2 > 1
    return 0;
}

第2步：模拟实现循环细节

目的：实现逐字节匹配直到发现差异或计数归零。
动作：注意循环内部的判断逻辑：

while(sum--) 
{
    if(*pa != *pb) return *pa - *pb; // 一旦发现不同，立即返回差值
    pa++; pb++; // 字节相同则继续下一位
}
return 0; // 全部走完且都相同，说明完全一致