memcpy () против memmove ()

Я пытаюсь понять разницу между memcpy()и memmove(), и я прочитал текст, memcpy()который не заботится о перекрывающихся источника и назначения, а memmove()делает.

Однако когда я выполняю эти две функции на перекрывающихся блоках памяти, они оба дают одинаковый результат. Например, возьмите следующий пример MSDN на memmove()странице справки:

Есть ли лучший пример, чтобы понять недостатки memcpyи как memmoveэто решить?

// 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 );
}

Вывод:

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

Я не совсем удивлен, что в вашем примере нет странного поведения. Попробуйте скопировать str1в str1+2вместо этого и видеть то , что происходит потом. (Может не иметь никакого значения, зависит от компилятора / библиотек.)

В общем, memcpy реализован простым (но быстрым) способом. Проще говоря, он просто перебирает данные (по порядку), копируя из одного места в другое. Это может привести к тому, что источник будет перезаписан во время чтения.

Memmove делает больше работы, чтобы обеспечить правильную обработку перекрытия.

РЕДАКТИРОВАТЬ:

(К сожалению, я не могу найти достойных примеров, но они подойдут). Сравните memcpy и memmove показанные здесь. memcpy просто зацикливается, а memmove выполняет тест, чтобы определить направление зацикливания, чтобы избежать повреждения данных. Эти реализации довольно просты. Большинство высокопроизводительных реализаций являются более сложными (включая копирование блоков размером в слово за раз, а не байтов).

Память в memcpy не может перекрываться, или вы рискуете неопределенное поведение, в то время как память memmoveможет перекрываться.

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. 

Некоторые реализации memcpy могут все еще работать для перекрывающихся входных данных, но вы не можете сосчитать это поведение. При этом memmove должен учитывать перекрытие.

То, что memcpyне нужно иметь дело с перекрывающимися регионами, не означает, что они не справляются с ними правильно. Вызов с перекрывающимися областями вызывает неопределенное поведение. Неопределенное поведение может работать полностью так, как вы ожидаете на одной платформе; это не значит, что это правильно или правильно.

И memcpy, и memove делают схожие вещи.

Но чтобы заметить одно отличие:

#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 );

}

дает:

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

Ваша демоверсия не выявила недостатков memcpy из-за «плохого» компилятора, она делает вам одолжение в отладочной версии. Однако версия выпуска дает тот же результат, но из-за оптимизации.

    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  

Регистр %eaxздесь играет роль временного хранилища, которое «элегантно» устраняет проблему перекрытия.

Недостаток возникает при копировании 6 байтов, ну хотя бы его части.

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);
}

Вывод:

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

Выглядит странно, это тоже связано с оптимизацией.

    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  

Вот почему я всегда выбираю memmoveпри попытке скопировать 2 перекрывающихся блока памяти.

Разница между memcpyи memmoveзаключается в том, что

1. в memmove, исходная память указанного размера копируется в буфер и затем перемещается в место назначения. Так что, если память перекрывается, побочных эффектов нет.

2. в случае memcpy(), нет никакого дополнительного буфера, взятого для исходной памяти. Копирование выполняется непосредственно в память, поэтому при наличии совпадения памяти мы получаем неожиданные результаты.

Это можно наблюдать с помощью следующего кода:

//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);
}

Выход:

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

Как уже указывалось в других ответах, memmoveон более сложный, чем memcpyтот, который учитывает перекрытия памяти. Результат memmove определяется как если бы он srcбыл скопирован в буфер, а затем скопирован в буфер dst. Это НЕ означает, что фактическая реализация использует какой-либо буфер, но, вероятно, выполняет некоторую арифметику указателей.

Компилятор может оптимизировать memcpy, например:

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

Этот memcpy может быть оптимизирован как: x = *(int*)some_pointer;

Код, приведенный в ссылках http://clc-wiki.net/wiki/memcpy для memcpy, кажется, немного смущает меня, поскольку он не дает того же результата, когда я реализовал его, используя приведенный ниже пример.

#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();
}

Вывод :

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

Но теперь вы можете понять, почему memmove позаботится о перекрывающихся проблемах.

С11 стандартная тяга

Проект стандарта C11 N1570 гласит:

7.24.2.1 «Функция memcpy»:

2 Функция memcpy копирует n символов из объекта, на который указывает s2, в объект, на который указывает s1. Если копирование происходит между объектами, которые перекрываются, поведение не определено.

7.24.2.2 «Функция memmove»:

2 Функция memmove копирует n символов из объекта, на который указывает s2, в объект, на который указывает s1. Копирование происходит так, как будто n символов из объекта, на который указывает s2, сначала копируются во временный массив из n символов, который не перекрывает объекты, на которые указывают s1 и s2, а затем n символов из временного массива копируются в объект, на который указывает s1

Следовательно, любое совпадение memcpyприводит к неопределенному поведению, и может произойти все что угодно: плохое, ничего или даже хорошее. Хорошо это редко, хотя :-)

memmove однако ясно говорит, что все происходит так, как будто используется промежуточный буфер, поэтому ясно, что перекрытия в порядке.

Однако C ++ std::copyболее простителен и допускает перекрытия: обрабатывает ли std :: copy перекрывающиеся диапазоны?

Я попытался запустить ту же программу, используя Eclipse, и она показывает четкую разницу между memcpyи memmove. memcpy()не заботится о перекрытии области памяти, которая приводит к повреждению данных, а memmove()сначала скопирует данные во временную переменную, а затем скопирует в реальную область памяти.

При попытке скопировать данные из местоположения str1в str1+2, вывод memcpy" aaaaaa". Вопрос будет как? memcpy()будет копировать один байт за раз слева направо. Как показано в вашей программе " aabbcc", тогда все копирование будет осуществляться, как показано ниже,

1. aabbcc -> aaabcc

2. aaabcc -> aaaacc

3. aaaacc -> aaaaac

4. aaaaac -> aaaaaa

memmove() сначала скопирует данные во временную переменную, а затем скопирует в фактическую ячейку памяти.

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)

Выход

memcpy : aaaaaa

memmove : aaaabb