关于C函数memcpy的实现细节思考

前段时间和朋友讨论关于C基础函数memcpy的实现细节时，收获颇多。这个函数在C / C++编程领域中使用率是比较高的（可能排在前10左右）。但鲜有人去研究其实现原理。为了弄清楚其实现，我给自己出了一道题目，就是用C实现一个memcpy的函数。先看标准memcpy函数的参数和返回值：

void* memcpy(void* dst, void*  src, size_t size);

dst  - 目的内存地址，src - 源内出地址，size- 需要复制的长度。返回值为dst。

初想一下，这个函数很简单，就随手写了一个实现。如下:

void* my_memcpy(void *dst, const void* src, size_t size){if(dst == NULL || src == NULL || size <= 0)return dst;char* dst_pos = (char *)dst;char* src_pos = (char *)src;while(size > 0){*dst_pos++ = *src_pos++;size --;}return dst;}

咋一看，这个函数是正确的。我使用了基本的测试代码如下：

int main(int argc, char* argv[]){unsigned char buf[15] = {0};unsigned char dst_buf[15] = {0};for(unsigned char i = 3; i < 13; i ++)buf[i] = i;printf("src buf = ");for(int i = 0; i < 15; i ++)printf("%d ", buf[i]);printf("\r\n");//不同BUFF之间拷贝my_memcpy(dst_buf, buf, 15);printf("from buf copy to dst buf, dst_buf = ");for(int i = 0; i < 15; i ++)printf("%d ", dst_buf[i]);//同一个BUFF向后拷贝my_memcpy(buf + 4, buf + 3, 10);printf("\nfrom buf + 3 copy to buf + 5, buf =");for(int i = 0; i < 15; i ++){printf("%d ", buf[i]);buf[i] = 0;}//同一个BUFF向前拷贝for(unsigned char i = 3; i < 13; i ++)buf[i] = i;my_memcpy(buf, buf + 3, 10);printf("\nfrom buf + 5 coy to buf, buf = ");for(int i = 0; i < 15; i ++)printf("%d ", buf[i]);return 0;}

如果用上测试用例来测试，上面写的my_memcpy是只能过不同buf之间的拷贝和同一BUF向前拷贝，同一buf向后拷贝的情况重叠内存是被覆盖了的。于是我进行了修改：

void* my_memcpy(void *dst, const void* src, size_t size){if(dst == NULL || src == NULL || size <= 0)return dst;char* dst_pos = (char *)dst + size;char* src_pos = (char *)src + size;while(size > 0){*dst_pos-- = *src_pos--;size --;}return dst;}

从上可以看出，我做了向前拷贝兼容，防止向后拷贝重叠地址被覆盖的情况。但第三种情况向前拷贝的重叠内存还是被覆盖了。这就要思考根据参数判断是从前拷贝还是从后拷贝。于是修改为:

void* my_memcpy(void *dst, const void* src, size_t size){if(dst == NULL || src == NULL || size <= 0)return dst;char* dst_pos = (char *)dst;char* src_pos = (char *)src;if(dst_pos < src_pos + size && dst > src){ //DOWN COPY，向前拷贝dst_pos = dst_pos + size;src_pos = src_pos + size;while(size > 0){*dst_pos-- = *src_pos--;size --;}}else { //UP COPY,向后拷贝while(size > 0){*dst_pos++ = *src_pos++;size --;}}return dst;}

这个实现是兼容向前拷贝和向后拷贝、不同BUF拷贝的情况，也近似C函数库的实现。后来我跟踪了下C函数库的实现，它是用ASM进行实现的。我贴出VC++中的实现:

ifdef MEM_MOVE        _MEM_     equ <memmove>else  ; MEM_MOVE        _MEM_     equ <memcpy>endif  ; MEM_MOVE%       public  _MEM__MEM_   proc \        dst:ptr byte, \        src:ptr byte, \        count:IWORD              ; destination pointer              ; source pointer              ; number of bytes to copy;       push    ebp             ;U - save old frame pointer;       mov     ebp, esp        ;V - set new frame pointer        push    edi             ;U - save edi        push    esi             ;V - save esi        mov     esi,[src]       ;U - esi = source        mov     ecx,[count]     ;V - ecx = number of bytes to move        mov     edi,[dst]       ;U - edi = dest;; Check for overlapping buffers:;       If (dst <= src) Or (dst >= src + Count) Then;               Do normal (Upwards) Copy;       Else;               Do Downwards Copy to avoid propagation;

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后面的ASM代码太长，我没有全部给出。它也是做了情况判断，只是整个实现考虑的情况很多，细节考虑的很多。所以，通过对memcpy函数的分析，我们可以很好的了解内存操作需要注意的地方，尤其是同一buf向前拷贝和向后拷贝的问题，我们不仅仅要会使用API，更需要弄清楚API背后的逻辑。