内存拷贝函数 memcpy 的原理及实现

函数 memcpy 的原理及实现"/>

内存拷贝函数 memcpy 的原理及实现

memcpy是memory copy的缩写，意为内存复制，在写C语言程序的时候，我们常常会用到它。它的函原型如下：

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

它的功能是从src的开始位置拷贝n个字节的数据到dest。如果dest存在数据，将会被覆盖。memcpy函数的返回值是dest的指针。memcpy函数定义在string.h头文件里。自己实现的时候，最简单的方法是用指针按照字节顺序复制即可。但是性能太低：

• 其一，一次一个字节效率太低，地址总线一般是32位，能搬运4字节，一次一个肯定慢的不行；
• 其二，当内存区域重叠时会出现混乱情况。

下边根据以上两方面考虑提高memcpy函数的性能。首先考虑速度，可以按照 CPU 位宽搬运数据，效率更高，代码如下：

void * Memcpy1(void *dst, const void *src, size_t num)
{int nchunks = num/sizeof(dst);   /*按CPU位宽拷贝*/cout<<"sizeof(dst)是："<<sizeof(dst)<<endl;int slice =   num%sizeof(dst);   /*剩余的按字节拷贝*/unsigned long * s = (unsigned long *)src;unsigned long * d = (unsigned long *)dst;while(nchunks--)*d++ = *s++;while (slice--)*((char *)d++) =*((char *)s++);return dst;
}

sizeof(dst)是4，即大部分数据每次按照4字节拷贝，最后不足4字节的再分别拷贝。但是内存区域出现重叠时，这种方法无法规避内存混乱问题。下面的方法能够规避内存重叠的bug，代码如下：

void *Memcpy2(void *dest, const void *src, size_t count)  
{  char *d;  const char *s;  if (((int)dest > ((int)src+count)) || (dest < src))  {  d = (char*)dest;  s = (char*)src;  while (count--)  *d++ = *s++;          }  else /* overlap */  {  d = (char *)((int)dest + count - 1); /* 指针位置从末端开始，注意偏置 */  s = (char *)((int)src + count -1);  while (count --)  *d-- = *s--;  }  return dest;  
}  

如果检测到内存区域有重叠部分，则从末端开始对每个字节进行拷贝。但数据量大时速度慢，将两种方法结合后能够提高拷贝函数性能，代码如下：

void *Memcpy(void *dest, const void *src, size_t count)  
{  cout<<"sizeof(dest)是："<<sizeof(dest)<<endl;int bytelen=count/sizeof(dest); /*按CPU位宽拷贝*/int slice=count%sizeof(dest); /*剩余的按字节拷贝*/unsigned int* d = (unsigned int*)dest;  unsigned int* s = (unsigned int*)src;  if (((int)dest > ((int)src+count)) || (dest < src))  {  while (bytelen--)  *d++ = *s++;  while (slice--)  *(char *)d++ = *(char *)s++; }  else /* overlap重叠 */  {  d = (unsigned int*)((unsigned int)dest + count - 4); /*指针位置从末端开始，注意偏置 */  s = (unsigned int*)((unsigned int)src + count -4);  while (bytelen --)  *d-- = *s--;  d++;s++;char * d1=(char *)d;char * s1=(char *)s;d1--;s1--;while (slice --)  *(char *)d1-- = *(char *)s1--; }  return dest;  
}  

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对比一下，测试代码如下：

int main(){char a[20]="1133224466558877990";
// Memcpy1(a+2,a,5);
// Memcpy2(a+2,a,5);Memcpy(a+2,a,5);cout<<a<<endl;cin.get();
}

运行结果：Memcpy1：1111333466558877990Memcpy2：1111332466558877990Memcpy：1111332466558877990

后两种方法正确，第一种方法拷贝时无法规避内存重叠的bug。

原文作者：wykup