11、指针与内存操作：memcpy/memmove/memset/memcmp 的实现与区别、内存对齐与指针、字节序（大端/小端）与指针

内存操作，说白了就是直接跟内存打交道。C语言里最常用的四个函数——memcpy、memmove、memset、memcmp，我几乎每个项目都会用到。但很多人只是会用，没想过它们背后是怎么工作的。今天咱们就把它讲透。

11.1 memcpy 与 memmove：拷贝的陷阱

先看 memcpy。它的原型很简单：

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

功能是把 src 开始的 n 个字节拷贝到 dest。但有个坑——它不处理内存重叠。

那 memmove 呢？它专门解决这个问题：

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

它保证即使 dest 和 src 重叠，也能正确拷贝。怎么做到的？我告诉你，核心就是判断方向。

如果 dest 在 src 后面（即 dest > src），就从后往前拷贝；否则从前往后。这样就不会覆盖还没拷贝的数据。

我自己实现过这两个函数，代码其实不复杂：

// 简易 memcpy 实现
void *my_memcpy(void *dest, const void *src, size_t n) {
    unsigned char *d = dest;
    const unsigned char *s = src;
    for (size_t i = 0; i < n; i++) {
        d[i] = s[i];
    }
    return dest;
}

// 简易 memmove 实现
void *my_memmove(void *dest, const void *src, size_t n) {
    unsigned char *d = dest;
    const unsigned char *s = src;
    if (d < s) {
        // 从前往后
        for (size_t i = 0; i < n; i++) {
            d[i] = s[i];
        }
    } else if (d > s) {
        // 从后往前
        for (size_t i = n; i > 0; i--) {
            d[i - 1] = s[i - 1];
        }
    }
    return dest;
}

11.2 memset 与 memcmp：清零与比较

memset 用来把一段内存设为固定值。最常用的场景就是清零：

void *memset(void *s, int c, size_t n);

注意第二个参数是 int，但实际只取低 8 位。所以 memset(buf, 0x1234, 100) 其实只填了 0x34。

memcmp 用来比较两段内存是否相等：

int memcmp(const void *s1, const void *s2, size_t n);

返回 0 表示相等，正数表示 s1 > s2，负数反之。我一般用它来校验数据完整性，比如检查接收到的数据包和预期是否一致。

11.3 内存对齐与指针

内存对齐，说白了就是数据在内存里的摆放规则。CPU 读取对齐的数据效率高，不对齐的话可能报错或者性能暴跌。

比如一个 int 占 4 字节，它的地址最好是 4 的倍数。如果地址是 0x1001，那就是未对齐的。在 ARM 上直接访问会触发异常，在 x86 上虽然能访问，但速度慢很多。

指针跟对齐有什么关系？关系大了。你想想看，如果用一个 char* 指向一个 int，然后强制转换成 int* 去访问，很可能就未对齐了。

char buf[8] = {0};
int *p = (int *)&buf[1];  // 未对齐！
*p = 0x12345678;          // 危险！

我建议你养成一个习惯：指针转换时，确保目标类型的对齐要求能满足。怎么判断？看地址是否能被类型大小整除。

11.4 字节序：大端与小端

字节序，就是多字节数据在内存里的存放顺序。大端（Big-Endian）把高位字节放在低地址，小端（Little-Endian）把低位字节放在低地址。

比如 0x12345678，在内存里：

x86 和 ARM 默认都是小端，网络协议通常用大端。所以做网络编程时，要用 htonl、ntohl 这些函数转换。

指针怎么感知字节序？其实指针本身不关心字节序，它只是指向一个地址。但如果你用 char* 去遍历一个 int，就能看到字节序的影响：

int x = 0x12345678;
unsigned char *p = (unsigned char *)&x;
for (int i = 0; i < 4; i++) {
    printf("%02x ", p[i]);
}
// 小端输出：78 56 34 12
// 大端输出：12 34 56 78

11.5 知识体系总览

下面这张图把本章的核心逻辑串起来了：

这张图把四个函数、内存对齐、字节序串在了一起。你看，它们都围绕着一个核心——指针与内存的交互方式。理解了这些，你写代码时就能预判问题，而不是等 bug 找上门。

嗯，这些内容看起来多，其实核心就一句话：指针操作内存时，要清楚数据的布局和规则。你想想看，是不是这个理？