C memcmp 函数
最后修改：2025 年 4 月 8 日
内存比较是 C 编程的基础，而 memcmp 是用于比较内存位置之间数据的关键函数。本教程将深入介绍 memcmp，包括其语法、用法和潜在的陷阱。我们将探讨实际示例，并讨论对关键应用程序更安全的选择。理解 memcmp 有助于优化内存操作，同时保持程序的安全性和可靠性。
什么是 memcmp？
memcmp 函数逐字节比较两个内存块。它声明在 string.h 中，并接受三个参数：指向两个内存块的指针和要比较的字节数。如果内存块相同，memcmp 返回零；如果第一个不同字节在第一个块中较低，则返回负数；如果较高，则返回正数。与字符串比较函数不同，memcmp 比较所有字节，包括空字节。
memcmp 的基本用法
此示例演示了如何使用 memcmp 比较两个数组。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
char arr1[] = {1, 2, 3, 4, 5};
char arr2[] = {1, 2, 3, 4, 5};
char arr3[] = {1, 2, 3, 4, 6};
int result1 = memcmp(arr1, arr2, sizeof(arr1));
int result2 = memcmp(arr1, arr3, sizeof(arr1));
printf("Comparison 1: %d\n", result1);
printf("Comparison 2: %d\n", result2);
return 0;
}
在这里，memcmp 逐字节比较两个数组。第一次比较返回 0，表示内容相同。第二次返回负值，因为 arr1 中的第五个字节 (5) 小于 arr3 中的第五个字节 (6)。比较是基于原始字节进行的，而不是解释后的值。请务必确保大小参数与您预期的比较长度相符。
使用 memcmp 比较字符串
memcmp 可以比较字符串，但与 strcmp 不同，如下例所示。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
char str1[] = "apple";
char str2[] = "apples";
char str3[] = "apple\0extra";
printf("strcmp(str1, str2): %d\n", strcmp(str1, str2));
printf("memcmp(str1, str2, 5): %d\n", memcmp(str1, str2, 5));
printf("memcmp(str1, str3, 6): %d\n", memcmp(str1, str3, 6));
return 0;
}
此示例显示了 strcmp 和 memcmp 之间的主要区别。虽然 strcmp 在遇到空终止符时停止，但 memcmp 会比较所有指定的字节。第一次 memcmp 只比较 5 个字节并发现相等。第二次则会比较到空字节。当比较二进制数据或需要将空字节包含在比较中时，memcmp 非常有用。
使用 memcmp 比较结构
此示例演示了如何使用 memcmp 比较结构。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
typedef struct {
int id;
char name[20];
float score;
} Student;
int main() {
Student s1 = {101, "Alice", 95.5};
Student s2 = {101, "Alice", 95.5};
Student s3 = {102, "Bob", 88.0};
int result1 = memcmp(&s1, &s2, sizeof(Student));
int result2 = memcmp(&s1, &s3, sizeof(Student));
printf("Comparison 1: %d\n", result1);
printf("Comparison 2: %d\n", result2);
return 0;
}
在这里，memcmp 逐字节比较整个结构。第一次比较返回 0，因为结构相同。第二次返回非零值，因为它们不同。请注意，填充字节可能会影响比较结果。此方法速度很快，但由于潜在的位级差异，对于包含指针或浮点数的结构可能无法可靠工作。
更安全的替代方案：memcmp_s
此示例演示了 C11 中提供的更安全的 memcmp_s 函数。
#define __STDC_WANT_LIB_EXT1__ 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
char data1[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
char data2[10] = {1, 2, 3, 4, 5};
int result;
errno_t err = memcmp_s(data1, sizeof(data1),
data2, sizeof(data2),
sizeof(data1), &result);
if (err != 0) {
printf("Error: Invalid parameters or size mismatch\n");
return 1;
}
printf("Comparison result: %d\n", result);
return 0;
}
memcmp_s 增加了边界检查，并在参数无效时返回错误。它会检查比较大小是否超过任一缓冲区。函数在成功时返回零，在失败时返回非零。虽然它并非普遍可用，但对于面向 C11 或更高版本且支持边界检查的安全关键代码，建议使用它。
宏 __STDC_WANT_LIB_EXT1__ 定义为 1，明确表示程序希望使用 C11 标准库的可选扩展。没有这个宏，某些更安全的功能，包括 memcmp_s，可能不会由编译器提供。此功能允许开发人员选择性地启用附加功能，以提高其程序的安全性和可靠性。
比较部分数组
此示例展示了如何使用 memcmp 比较数组的各个部分。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
int arr1[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
int arr2[] = {9, 10, 3, 4, 5, 6, 11, 12};
// Compare middle 4 elements (3,4,5,6)
int result = memcmp(arr1 + 2, arr2 + 2, 4 * sizeof(int));
if (result == 0) {
printf("Middle elements are identical\n");
} else {
printf("Middle elements differ\n");
}
return 0;
}
在这里，memcmp 比较从每个数组的第三个元素开始的四个整数。大小计算为 4 * sizeof(int) 以获得正确的字节数。此技术对于比较数组或缓冲区的特定部分很有用。由于两个数组中的中间元素相同，因此比较返回 0。
使用 memcmp 的最佳实践
- 检查缓冲区大小：确保两个缓冲区都足够大以进行比较。
- 理解字节序：结果在不同的字节序系统上可能会有所不同。
- 考虑更安全的替代方案：在可用时，在安全关键代码中使用
memcmp_s。 - 验证指针有效性：在比较之前，请确保两个指针都有效。
- 使用正确的尺寸计算：请记住，尺寸参数的单位是字节。
来源
本教程介绍了 memcmp 函数，从基本用法到高级注意事项。虽然它功能强大，但请始终小心使用内存操作，以防止程序中的安全漏洞和未定义行为。
作者
列表 C 标准库。