memcpy() 与 memmove()

Question

我试图了解memcpy() 和memmove() 之间的区别，并且我已经阅读了memcpy() 不处理重叠源和目标而memmove() 处理的文本。

但是，当我在重叠的内存块上执行这两个函数时，它们都会给出相同的结果。例如，以 memmove() 帮助页面上的以下 MSDN 示例为例：-

有没有更好的例子来理解memcpy 的缺点以及memmove 如何解决它？

// crt_memcpy.c
// Illustrate overlapping copy: memmove always handles it correctly; memcpy may handle
// it correctly.

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

char str1[7] = "aabbcc";

int main( void )
{
    printf( "The string: %s\n", str1 );
    memcpy( str1 + 2, str1, 4 );
    printf( "New string: %s\n", str1 );

    strcpy_s( str1, sizeof(str1), "aabbcc" );   // reset string

    printf( "The string: %s\n", str1 );
    memmove( str1 + 2, str1, 4 );
    printf( "New string: %s\n", str1 );
}

输出：

The string: aabbcc
New string: aaaabb
The string: aabbcc
New string: aaaabb

Answer 1

您的示例没有表现出奇怪的行为，我并不完全感到惊讶。尝试将str1 复制到str1+2，然后看看会发生什么。 （实际上可能没有什么不同，取决于编译器/库。）

通常，memcpy 以简单（但快速）的方式实现。简单地说，它只是循环数据（按顺序），从一个位置复制到另一个位置。这可能会导致源在被读取时被覆盖。

Memmove 做了更多工作来确保正确处理重叠。

编辑：

（不幸的是，我找不到像样的例子，但这些都可以）。对比此处显示的memcpy 和memmove 实现。 memcpy 只是循环，而 memmove 执行测试以确定循环的方向以避免损坏数据。这些实现相当简单。大多数高性能实现更复杂（涉及一次复制字大小的块而不是字节）。

Answer 2

memcpy 中的内存不能重叠，否则您将面临未定义行为的风险，而memmove 中的内存可以重叠。

char a[16];
char b[16];

memcpy(a,b,16);           // valid
memmove(a,b,16);          // Also valid, but slower than memcpy.
memcpy(&a[0], &a[1],10);  // Not valid since it overlaps.
memmove(&a[0], &a[1],10); // valid. 

memcpy 的某些实现可能仍适用于重叠输入，但您无法计算这种行为。而 memmove 必须允许重叠。

Answer 3

仅仅因为memcpy 不必处理重叠区域，并不意味着它不能正确处理它们。具有重叠区域的调用会产生未定义的行为。未定义的行为可以在一个平台上完全按照您的预期工作；这并不意味着它是正确或有效的。

Answer 4

memcpy 和 memove 都做类似的事情。

但要找出一个区别：

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

char str1[7] = "abcdef";

int main()
{

   printf( "The string: %s\n", str1 );
   memcpy( (str1+6), str1, 10 );
   printf( "New string: %s\n", str1 );

   strcpy_s( str1, sizeof(str1), "aabbcc" );   // reset string


   printf("\nstr1: %s\n", str1);
   printf( "The string: %s\n", str1 );
   memmove( (str1+6), str1, 10 );
   printf( "New string: %s\n", str1 );

}

给予：

The string: abcdef
New string: abcdefabcdefabcd
The string: abcdef
New string: abcdefabcdef

Answer 5

您的演示没有因为“坏”编译器而暴露 memcpy 缺点，它在调试版本中对您有利。但是，发布版本会为您提供相同的输出，但由于优化。

    memcpy(str1 + 2, str1, 4);
00241013  mov         eax,dword ptr [str1 (243018h)]  // load 4 bytes from source string
    printf("New string: %s\n", str1);
00241018  push        offset str1 (243018h) 
0024101D  push        offset string "New string: %s\n" (242104h) 
00241022  mov         dword ptr [str1+2 (24301Ah)],eax  // put 4 bytes to destination
00241027  call        esi  

这里的寄存器%eax充当临时存储，“优雅”地修复了重叠问题。

在复制 6 个字节时会出现缺点，至少是其中的一部分。

char str1[9] = "aabbccdd";

int main( void )
{
    printf("The string: %s\n", str1);
    memcpy(str1 + 2, str1, 6);
    printf("New string: %s\n", str1);

    strcpy_s(str1, sizeof(str1), "aabbccdd");   // reset string

    printf("The string: %s\n", str1);
    memmove(str1 + 2, str1, 6);
    printf("New string: %s\n", str1);
}

输出：

The string: aabbccdd
New string: aaaabbbb
The string: aabbccdd
New string: aaaabbcc

看起来很奇怪，也是优化造成的。

    memcpy(str1 + 2, str1, 6);
00341013  mov         eax,dword ptr [str1 (343018h)] 
00341018  mov         dword ptr [str1+2 (34301Ah)],eax // put 4 bytes to destination, earlier than the above example
0034101D  mov         cx,word ptr [str1+4 (34301Ch)]  // HA, new register! Holding a word, which is exactly the left 2 bytes (after 4 bytes loaded to %eax)
    printf("New string: %s\n", str1);
00341024  push        offset str1 (343018h) 
00341029  push        offset string "New string: %s\n" (342104h) 
0034102E  mov         word ptr [str1+6 (34301Eh)],cx  // Again, pulling the stored word back from the new register
00341035  call        esi  

这就是为什么我在尝试复制 2 个重叠的内存块时总是选择memmove。

Answer 6

memcpy和memmove的区别在于

1. 在memmove中，将指定大小的源内存复制到缓冲区，然后移动到目标。所以如果内存重叠，就没有副作用了。

2. 在memcpy() 的情况下，不会为源内存占用额外的缓冲区。复制是直接在内存上完成的，所以当内存重叠时，我们会得到意想不到的结果。

这些可以通过以下代码观察到：

//include string.h, stdio.h, stdlib.h
int main(){
  char a[]="hare rama hare rama";

  char b[]="hare rama hare rama";

  memmove(a+5,a,20);
  puts(a);

  memcpy(b+5,b,20);
  puts(b);
}

输出是：

hare hare rama hare rama
hare hare hare hare hare hare rama hare rama

Answer 7

C11 标准草案

C11 N1570 standard draft 说：

7.24.2.1 “memcpy 函数”：

2 memcpy 函数将 s2 指向的对象中的 n 个字符复制到 s1 指向的对象。如果复制发生在重叠的对象之间，则行为 未定义。

7.24.2.2 “memmove 函数”：

2 memmove 函数将 s2 指向的对象中的 n 个字符复制到 s1 指向的对象。复制就像对象中的 n 个字符一样发生 由 s2 指向的对象首先被复制到一个临时数组中，该数组由 n 个字符组成 重叠 s1 和 s2 指向的对象，然后从 临时数组被复制到 s1 指向的对象中

因此，memcpy 上的任何重叠都会导致未定义的行为，并且任何事情都可能发生：坏的、没有的，甚至是好的。好的很少见:-)

memmove 但是清楚地表明一切都像使用中间缓冲区一样发生，因此显然重叠是可以的。

C++ std::copy 然而更宽容，允许重叠：Does std::copy handle overlapping ranges?

Answer 8

正如在其他答案中已经指出的那样，memmove 比memcpy 更复杂，因此它考虑了内存重叠。 memmove 的结果被定义为好像 src 被复制到缓冲区中，然后缓冲区被复制到 dst 中。这并不意味着实际的实现使用任何缓冲区，但可能会进行一些指针运算。

Answer 9

编译器可以优化memcpy，例如：

int x;
memcpy(&x, some_pointer, sizeof(int));

这个memcpy可以优化为：x = *(int*)some_pointer;

Answer 10

链接 http://clc-wiki.net/wiki/memcpy 中为 memcpy 提供的代码似乎让我有点困惑，因为当我使用下面的示例实现它时它没有给出相同的输出。

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

char str1[11] = "abcdefghij";

void *memcpyCustom(void *dest, const void *src, size_t n)
{
    char *dp = (char *)dest;
    const char *sp = (char *)src;
    while (n--)
        *dp++ = *sp++;
    return dest;
}

void *memmoveCustom(void *dest, const void *src, size_t n)
{
    unsigned char *pd = (unsigned char *)dest;
    const unsigned char *ps = (unsigned char *)src;
    if ( ps < pd )
        for (pd += n, ps += n; n--;)
            *--pd = *--ps;
    else
        while(n--)
            *pd++ = *ps++;
    return dest;
}

int main( void )
{
    printf( "The string: %s\n", str1 );
    memcpy( str1 + 1, str1, 9 );
    printf( "Actual memcpy output: %s\n", str1 );

    strcpy_s( str1, sizeof(str1), "abcdefghij" );   // reset string

    memcpyCustom( str1 + 1, str1, 9 );
    printf( "Implemented memcpy output: %s\n", str1 );

    strcpy_s( str1, sizeof(str1), "abcdefghij" );   // reset string

    memmoveCustom( str1 + 1, str1, 9 );
    printf( "Implemented memmove output: %s\n", str1 );
    getchar();
}

输出：

The string: abcdefghij
Actual memcpy output: aabcdefghi
Implemented memcpy output: aaaaaaaaaa
Implemented memmove output: aabcdefghi

但是您现在可以理解为什么memmove 会处理重叠问题。

Answer 11

我尝试使用 Eclipse 运行相同的程序，它显示了 memcpy 和 memmove 之间的明显区别。 memcpy() 不关心内存位置重叠导致数据损坏，而memmove() 会先将数据复制到临时变量，然后再复制到实际内存位置。

尝试将数据从位置str1 复制到str1+2 时，memcpy 的输出为“aaaaaa”。问题是如何？ memcpy() 将从左到右一次复制一个字节。如您的程序“aabbcc”所示，然后 所有的复制都将如下进行，

1. aabbcc -> aaabcc

2. aaabcc -> aaaacc

3. aaaacc -> aaaaac

4. aaaaac -> aaaaaa

memmove() 会先将数据复制到临时变量，然后再复制到实际内存位置。

1. aabbcc(actual) -> aabbcc(temp)

2. aabbcc(temp) -> aaabcc(act)

3. aabbcc(temp) -> aaaacc(act)

4. aabbcc(temp) -> aaaabc(act)

5. aabbcc(temp) -> aaaabb(act)

输出是

memcpy：aaaaaa

memmove : aaaabb