C memcpy 函数
最后修改：2025 年 4 月 8 日
内存操作是 C 编程的基础，而 memcpy 是在内存位置之间复制数据的关键函数。本教程将深入探讨 memcpy，包括其语法、用法和潜在陷阱。我们将探索实际示例，并为关键应用程序讨论更安全的替代方案。了解 memcpy 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 memcpy？
memcpy 函数将一块内存从一个位置复制到另一个位置。它在 string.h 中声明，并接受三个参数：目标指针、源指针和要复制的字节数。memcpy 执行二进制复制，不检查重叠区域或缓冲区大小。对于安全关键代码，请考虑使用 memmove 处理重叠区域，或使用 memcpy_s 进行边界检查的复制。
基本 memcpy 用法
此示例演示了使用 memcpy 在两个数组之间复制数据。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
char src[] = "Hello, World!";
char dest[20];
// Copy 14 bytes (including null terminator)
memcpy(dest, src, 14);
printf("Source: %s\n", src);
printf("Destination: %s\n", dest);
return 0;
}
在此，memcpy 将 14 个字节从 src 复制到 dest，包括空终止符。目标缓冲区必须足够大以容纳复制的数据。当您知道确切所需大小时，这是一种简单高效的数据复制方式。始终确保目标有足够的空间以防止缓冲区溢出。
使用 memcpy 复制结构
memcpy 可以高效地复制整个结构，如本示例所示。
#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;
// Copy the entire structure
memcpy(&s2, &s1, sizeof(Student));
printf("Copied Student:\n");
printf("ID: %d\n", s2.id);
printf("Name: %s\n", s2.name);
printf("Score: %.1f\n", s2.score);
return 0;
}
此示例使用 memcpy 复制一个 Student 结构。sizeof 运算符确保我们复制确切所需的字节数。对于大型结构，此方法比逐个字段赋值更快。请注意，这适用于不包含指向动态分配内存的指针的简单结构。
处理重叠内存区域
此示例演示了在存在重叠区域时使用 memcpy 的危险。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
char data[] = "ABCDEFGHIJ";
// Attempt to copy with overlapping regions
memcpy(data + 2, data, 5);
printf("Result: %s\n", data);
return 0;
}
此代码显示了未定义的行为，因为 memcpy 不处理重叠的内存区域。源和目标重叠了 3 个字节。对于这种情况，应改用 memmove，因为它能正确处理重叠。此程序的输出是不可预测的，并且在编译器和平台之间可能有所不同。
安全替代方案：memcpy_s
此示例演示了 C11 中提供的更安全的 memcpy_s 函数。
#define __STDC_WANT_LIB_EXT1__ 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
char src[10] = "Test";
char dest[5];
// Safe copy with bounds checking
errno_t result = memcpy_s(dest, sizeof(dest), src, sizeof(src));
if (result != 0) {
printf("Error: Buffer too small or invalid parameters\n");
return 1;
}
printf("Copied safely: %s\n", dest);
return 0;
}
memcpy_s 添加了边界检查，如果目标太小则返回错误。这有助于防止缓冲区溢出。函数成功时返回零，失败时返回非零。虽然它不是普遍可用的，但当以 C11 或更高标准为目标并支持边界检查时，建议在安全关键代码中使用它。
宏 __STDC_WANT_LIB_EXT1__ 被定义为 1，明确表示程序希望使用 C11 标准库的可选扩展。如果没有此宏，编译器可能不会提供某些更安全的功能，包括 memcpy_s。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。
复制部分数组
此示例展示了如何使用 memcpy 复制数组的一部分。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
int src[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8};
int dest[4];
// Copy middle 4 elements (3,4,5,6)
memcpy(dest, src + 2, 4 * sizeof(int));
printf("Copied elements: ");
for (int i = 0; i < 4; i++) {
printf("%d ", dest[i]);
}
printf("\n");
return 0;
}
在这里，memcpy 从源数组的第三个元素开始复制四个整数。大小计算为 4 * sizeof(int) 以获取正确的字节数。此技术对于提取数组或缓冲区的一部分很有用。始终验证目标是否有足够的空间来存储复制的数据。
使用 memcpy 的最佳实践
- 检查缓冲区大小：确保目标有足够的空间容纳复制的数据。
- 避免重叠区域：如果源和目标可能重叠，请使用
memmove。 - 考虑更安全的替代方案：在安全关键代码中，当可用时，使用
memcpy_s。 - 验证指针有效性：确保源指针和目标指针都有效。
- 使用正确的尺寸计算：请记住，大小参数是以字节为单位的。
来源
本教程探讨了 memcpy 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，以防止程序中出现安全漏洞和未定义行为。
作者
列表 C 标准库。