c++實(shí)現(xiàn)內(nèi)存拷貝的函數(shù)

1、寫一個(gè)函數(shù)，完成內(nèi)存移動(dòng)，并為其寫一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試用例來(lái)進(jìn)行測(cè)試。夠簡(jiǎn)單的吧？有的同學(xué)很快就寫出了答案，詳見程序清單1與程序清單2。程序清單 1 V0.1版程序void MyMemMove(char *dst,char *src,int count)while(count-)*dst+ = *src+;程序清單 2 測(cè)試用例void Test()char p1256 = ”hello,world!”;char p2256 = 0;MyMemMove(p2,p1,strlen(p1);printf(“%s”,p2);客觀地講，相比那些交白卷或者函數(shù)聲明都不會(huì)寫的同學(xué)來(lái)說(shuō)，能夠?qū)懗鲞@段代碼的同學(xué)已經(jīng)

2、非常不錯(cuò)了，至少在C語(yǔ)言這門課程上已經(jīng)達(dá)到了現(xiàn)行高校的教育目標(biāo)，但是離企業(yè)的用人要求還有一定的距離。我們不妨將上面的程序稱為V0.1版本，看看還有沒有什么地方可以改進(jìn)。首先我們看看函數(shù)聲明是否合理，V0.1版的程序?qū)⒃吹刂泛湍康牡刂范加胏har *來(lái)表示，這樣當(dāng)然也沒有什么問(wèn)題，但是讓其他人使用起來(lái)卻很不方便，假如現(xiàn)在要將count個(gè)連續(xù)的結(jié)構(gòu)體對(duì)象移動(dòng)到另外一個(gè)地方去，如果要使用v0.1的程序的話，正確的寫法如下：MyMemMove(char *)dst,(char *)src,sizeof(TheStruct)*count)也就是說(shuō)我們需要將結(jié)構(gòu)體指針強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成char * 才能夠正常工作

3、，這樣除了字符串以外其它的類型都不可避免地要進(jìn)行指針強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，否則編譯器就會(huì)呱呱叫，比如在VC+2008下就會(huì)出現(xiàn)這樣的錯(cuò)誤：error C2664: 'MyMemMove' : cannot convert parameter 1 from 'TheStruct *' to 'char *'那么如何解決這個(gè)問(wèn)題呢？其實(shí)很簡(jiǎn)單，我們知道有一種特別的指針，任何類型的指針都可以對(duì)它賦值，那就是void *，所以應(yīng)該將源地址和目的地址都用void*來(lái)表示。當(dāng)然函數(shù)體的內(nèi)容也要作相應(yīng)的改變，這樣我們就得到了V0.2版的程序。程序清單 3 V0.2版程序v

4、oid MyMemMove(void *dst,void *src,int count)while (count-)*(char *)dst = *(char *)src;dst = (char *)dst + 1;src = (char *)src + 1;有的同學(xué)可能會(huì)問(wèn)，這里面不是還有指針強(qiáng)制轉(zhuǎn)換嗎？只不過(guò)是換了地方。沒錯(cuò)，強(qiáng)制指針轉(zhuǎn)換確實(shí)是從使用者的代碼轉(zhuǎn)移到了庫(kù)的代碼里，但我們可以將MyMemMove理解為庫(kù)，而將Test理解為使用者，事實(shí)上通過(guò)調(diào)整之后的效果卻有天壤之別，V0.1是一逸永勞，而V0.2是一勞永逸！還有幾個(gè)細(xì)節(jié)需要注意，為了實(shí)現(xiàn)鏈?zhǔn)奖磉_(dá)式，我們應(yīng)該將返回值也改為voi

5、d *。此外，如果我們不小心將“*(char *)dst = *(char *)src;”寫反了，寫成“*(char *)src = *(char *)dst;”編譯照樣通過(guò)，而為了找出這個(gè)錯(cuò)誤又得花費(fèi)不少時(shí)間。注意到src所指向的內(nèi)容在這個(gè)函數(shù)內(nèi)不應(yīng)該被改變，所有對(duì)src所指的內(nèi)容賦值都應(yīng)該被禁止，所以這個(gè)參數(shù)應(yīng)該用const修飾，如果有類似的錯(cuò)誤在編譯時(shí)就能夠被發(fā)現(xiàn)：error C3892: 'src' : you cannot assign to a variable that is const作為程序員犯錯(cuò)誤在所難免，但是我們可以利用相對(duì)難犯錯(cuò)誤的機(jī)器，也就是編譯器來(lái)降

6、低犯錯(cuò)誤的概率，這樣我們就得到了V0.3版的程序。程序清單 4 V0.3版程序void * MyMemMove(void *dst,const void *src,int count)void *ret=dst;while (count-)*(char *)dst = *(char *)src;dst = (char *)dst + 1;src = (char *)src + 1;return ret;現(xiàn)在再來(lái)考慮這樣一種情況，有使用者這樣調(diào)用庫(kù)：MyMemMove(NULL,src, count)，這是完全可能的，因?yàn)橐话銇?lái)說(shuō)這些地址都是程序計(jì)算出來(lái)的，那就難免會(huì)算錯(cuò)，出現(xiàn)零地址或者其它的非

7、法地址也不足為奇?？梢灶A(yù)料的是，如果出現(xiàn)這種情況的話，則程序馬上就會(huì)down掉，更糟糕的是你不知道錯(cuò)誤出在哪里，于是不得不投入大量的精力在浩瀚的代碼中尋找bug。解決這類問(wèn)題的通用辦法是對(duì)輸入?yún)?shù)作合法性檢查，也就是V0.4版程序。程序清單 5 V0.4版程序void * MyMemMove(void *dst,const void *src,int count)void *ret=dst;if (NULL=dst|NULL =src)return dst;while (count-)*(char *)dst = *(char *)src;dst = (char *)dst + 1;src =

8、 (char *)src + 1;return ret;上面之所以寫成“if (NULL=dst|NULL =src)”而不是寫成“if (dst = NULL | src = NULL)”，也是為了降低犯錯(cuò)誤的概率。我們知道，在C語(yǔ)言里面“=”和“=”都是合法的運(yùn)算符，如果我們不小心寫成了“if (dst = NULL | src = NULL)”還是可以編譯通過(guò)，而意思卻完全不一樣了，但是如果寫成“if (NULL=dst|NULL =src)”，則編譯的時(shí)候就通不過(guò)了，所以我們要養(yǎng)成良好的程序設(shè)計(jì)習(xí)慣：常量與變量作條件判斷時(shí)應(yīng)該把常量寫在前面。V0.4版的代碼首先對(duì)參數(shù)進(jìn)行合法性檢查，如

9、果不合法就直接返回，這樣雖然程序dwon掉的可能性降低了，但是性能卻大打折扣了，因?yàn)槊看握{(diào)用都會(huì)進(jìn)行一次判斷，特別是頻繁的調(diào)用和性能要求比較高的場(chǎng)合，它在性能上的損失就不可小覷。如果通過(guò)長(zhǎng)期的嚴(yán)格測(cè)試，能夠保證使用者不會(huì)使用零地址作為參數(shù)調(diào)用MyMemMove函數(shù)，則希望有簡(jiǎn)單的方法關(guān)掉參數(shù)合法性檢查。我們知道宏就有這種開關(guān)的作用，所以V0.5版程序也就出來(lái)了。程序清單 6 V0.5版程序void * MyMemMove(void *dst,const void *src,int count)void *ret=dst;#ifdef DEBUGif (NULL=dst|NULL =src)re

10、turn dst;#endifwhile (count-)*(char *)dst = *(char *)src;dst = (char *)dst + 1;src = (char *)src + 1;return ret;如果在調(diào)試時(shí)我們加入“#define DEBUG”語(yǔ)句，增強(qiáng)程序的健壯性，那么在調(diào)試通過(guò)后我們?cè)俑臑椤?undef DEBUG”語(yǔ)句，提高程序的性能。事實(shí)上在標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)里已經(jīng)存在類似功能的宏：assert，而且更加好用，它還可以在定義DEBUG時(shí)指出代碼在那一行檢查失敗，而在沒有定義DEBUG時(shí)完全可以把它當(dāng)作不存在。assert(_Expression)的使用非常簡(jiǎn)單，當(dāng)_E

11、xpression為0時(shí)，調(diào)試器就可以出現(xiàn)一個(gè)調(diào)試錯(cuò)誤，有了這個(gè)好東西代碼就容易多了。程序清單 7 V0.6版程序void * MyMemMove(void *dst,const void *src,int count)assert(dst);assert(src);void *ret=dst;while (count-)*(char *)dst = *(char *)src;dst = (char *)dst + 1;src = (char *)src + 1;return ret; 到目前為止，在語(yǔ)言層面上，我們的程序基本上沒有什么問(wèn)題了，那么是否真的就沒有問(wèn)題了呢？這就要求程序

12、員從邏輯上考慮了，這也是優(yōu)秀程序員必須具備的素質(zhì)，那就是思維的嚴(yán)謹(jǐn)性，否則程序就會(huì)有非常隱藏的bug，就這個(gè)例子來(lái)說(shuō)，如果用戶用下面的代碼來(lái)調(diào)用你的程序。程序清單 8 重疊的內(nèi)存測(cè)試void Test()char p 256= "hello,world!"MyMemMove(p+1,p,strlen(p)+1);printf("%sn",p);如果你身邊有電腦，你可以試一下，你會(huì)發(fā)現(xiàn)輸出并不是我們期待的“hhello,world!”（在“hello world！”前加個(gè)h），而是“hhhhhhhhhhhhhh”，這是什么原因呢？原因出在源地址區(qū)間和目的地

13、址區(qū)間有重疊的地方，V0.6版的程序無(wú)意之中將源地址區(qū)間的內(nèi)容修改了！有些反映快的同學(xué)馬上會(huì)說(shuō)我從高地址開始拷貝。粗略地看，似乎能解決這個(gè)問(wèn)題，雖然區(qū)間是重疊了，但是在修改以前已經(jīng)拷貝了，所以不影響結(jié)果。但是仔細(xì)一想，這其實(shí)是犯了和上面一樣的思維不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)腻e(cuò)誤，因?yàn)橛脩暨@樣調(diào)用還是會(huì)出錯(cuò)：MyMemMove( p, p+1, strlen(p)+1);所以最完美的解決方案還是判斷源地址和目的地址的大小，才決定到底是從高地址開始拷貝還是低地址開始拷貝，所以V0.7順利成章地出來(lái)了。程序清單 9 V0.7版程序void * MyMemMove(void *dst,const void *src,in

14、t count)assert(dst);assert(src);void * ret = dst;if (dst <= src | (char *)dst >= (char *)src + count) while (count-) *(char *)dst = *(char *)src;dst = (char *)dst + 1;src = (char *)src + 1;else dst = (char *)dst + count - 1;src = (char *)src + count - 1;while (count-) *(char *)dst = *(char *)src;dst = (char *)dst - 1;src = (char *)src - 1;return(ret);經(jīng)過(guò)以上7個(gè)版本的修改，我們的程序終于可以算是“工業(yè)級(jí)”了?；仡^再來(lái)看看前面的測(cè)試用例，就會(huì)發(fā)現(xiàn)那根本就算不上是測(cè)試用例，因?yàn)樗徽{(diào)用了最正常的一種情況，根本達(dá)不到測(cè)試的目的。有了上面的經(jīng)歷，測(cè)試用例也就相應(yīng)地出現(xiàn)了，我們不妨用字符數(shù)組來(lái)模擬內(nèi)存。程序清單 10 相對(duì)全面的測(cè)試用例void Test()char p1256 = "hello,world!"char p2256 = 0;MyMe