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腾讯面试官揭秘：如何高效使用memcpy()？

创作时间:

作者:

@小白创作中心

腾讯面试官揭秘：如何高效使用memcpy()？

引用

CSDN

等

来源

https://blog.csdn.net/zyh_518/article/details/86104435

https://blog.csdn.net/m0_70832728/article/details/132011598

https://blog.csdn.net/fuyuande/article/details/102996011

https://blog.csdn.net/sevek82/article/details/116014505

https://blog.csdn.net/SunnyYoona/article/details/41877375

https://www.apiref.com/cpp-zh/cpp/string/byte/memcpy.html

https://gaomf.cn/2017/08/15/Memcpy_Optimization/

https://cloud.tencent.com/developer/section/1009609

https://cloud.tencent.com.cn/developer/article/1510222

在腾讯的一次技术面试中，面试官问了一个看似简单却暗藏玄机的问题："请实现一个高效的memcpy()函数，并解释为什么你的实现是高效的。"这个问题不仅考察了候选人对C语言基础的掌握程度，更考验了他们对性能优化的理解。本文将从这个面试题出发，深入探讨如何高效使用memcpy()函数。

memcpy()的基本功能与用法

让我们先回顾一下memcpy()的基本定义和用法。memcpy()是C标准库中的一个函数，用于从源内存地址复制指定字节数到目标内存地址。其函数原型如下：

void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);

dest：目标内存地址（需确保足够大）
src：源内存地址（内容不会被修改）
n：要复制的字节数（按字节计算）
返回值：返回目标地址 dest 的指针

基本使用示例

复制字符串：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    const char src[] = "http://www.runoob.com";
    char dest[50];
    memcpy(dest, src, strlen(src) + 1); // +1 包含结束符 '\0'
    printf("dest = %s\n", dest);        // 输出: dest = http://www.runoob.com
    return 0;
}

复制数组部分内容：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    int src[] = {1, 2, 3, 4};
    int dest[4];
    memcpy(dest, src, 2 * sizeof(int)); // 复制前两个元素
    // dest 结果: {1, 2, 0, 0}
    return 0;
}

使用注意事项

内存重叠问题：
若 src 和 dest 内存区域重叠（如 dest 在 src 后方且有部分重叠），memcpy 可能导致未定义行为。此时应改用 memmove。
缓冲区溢出风险：
需确保 dest 足够大，否则可能覆盖其他内存区域。
二进制数据复制：
适用于任意数据类型（如结构体、数组），但仅执行浅拷贝（指针成员需额外处理）。

memcpy()的性能优化

在面试中，面试官特别强调了从汇编角度思考和进行字节对齐的重要性。让我们深入探讨一下memcpy()的性能优化技巧。

汇编层面的基本实现

最简单的memcpy()函数实现如下：

void* memcpy1(void* dest, const void* src, size_t n) {
    char* psrc, *pdest;
    psrc = (char*)src;
    pdest = (char*)dest;
    for(size_t i = 0; i < n; i++) {
        *pdest = *psrc;
        pdest++;
        psrc++;
    }
    return dest;
}

对应的汇编代码显示，每次使用零扩展传送（MOVZ）从源地址读取一个字节的内容，然后将其写入目的地址。这种实现虽然正确，但效率较低。

字节对齐优化

考虑到现代CPU的数据总线位宽（通常是32位或64位），每次读写数据的地址最好按照总线位宽对齐。因此，可以以数据总线位宽为单位进行读写，以此优化代码：

void* memcpy2(void* dest, const void* src, size_t n) {
    long long* psrc, *pdest;
    psrc = (long long*)src;
    pdest = (long long*)dest;
    n /= 8;
    for(size_t i = 0; i < n; i++) {
        *pdest = *psrc;
        pdest++;
        psrc++;
    }
    return dest;
}

需要注意的是，以上代码假设n是8的整数倍。对于实际使用的函数而言，需要处理非对齐的情况，即最后复制n % 8个字节。