memset的坑

前言

memset 作为对内存初始化的函数，还是有不少坑和误区的，今天就来对这个函数作一个总结。

一、函数作用

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memset 函数在 C++ 中被广泛应用于内存的初始化和设置。它可以将一段连续的内存空间快速设置为指定的值。这个函数主要作用于数组、结构体等数据类型，使其初始状态满足特定的要求。

最简单的调用是将一个数组清零，代码示例如下：

const int maxn = 1024;
int a[maxn];
memset(a, 0, sizeof(a)); // a[0]=a[1]=a[...]=0;

这里，sizeof(a) = maxn * 4 = 4096；

表示的是将 数组首地址 a 开始往后的 4096 个字节，都设置为 0；

换句话说，通过 memset 函数，我们可以将数组 a 的所有元素都初始化为 0。这种操作在处理大量数据时，可以大大提高编程效率。

二、效率对比

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直接调用 memset 接口清零 和 调用循环进行清零，进行一个测试后如下：

对长度为 10000000 的数组，执行100次调用；

因为 release 版本会做各种优化，编译器发现重复执行无效逻辑就会跳过，所以不太好造数据测试，研究时间效率的时候还是参考 debug 版本（当然，软件发布的时候肯定用的是 release 版本）。

memset 无论从时间效率，还是代码整洁来看都是由于 for 循环的，当然也带来了一些容易引起误解的地方。

三、误区总结

1、按字节设置

memset 实现原理是根据字节来设置的，比如对于字节数组 char a[100]，将所有字节都设置为5，就可以调用：

memset(a, 5, sizeof(a));

但是，对于 int b[100]，也采用这种方法，就会导致错误：

memset(b, 5, sizeof(b));

得到 b 数组中元素的值为 84215045；

为什么呢？

我们把这个数组转换成二进制，得到：

因为 int 占据了 4 个字节，把每个字节都设置成了 5，所以最后转成十进制就变成了 84215045；

同理，当类型是 short（二字节整数），或者 long long（八字节整数）都会有类似问题，总结表格如下：

表格中，只有0 和 -1是正常的，因为 0 的二进制表示中，所有位都为0；-1 的二进制表示中，所有位都为 1；

特别的，当需要设置的数，对应类型的每个字节都是同一个数的时候，也可以采用 memset，比如：int 类型的 252645135（十六进制表示为：0x0f0f0f0f）；

2、设置的值只有最低字节有效

memset(a, 0x05ffffff, sizeof(a));

memset(a, 0xffffff05, sizeof(a));

memset(a, 0xffffff08, sizeof(a));

memset(a, 0x12345678, sizeof(a));

设置值的时候，只会采用最低的字节作为赋值用，通俗的讲，就是以上四句话调用，等价于：

memset(a, 0xff, sizeof(a));

memset(a, 0x05, sizeof(a));

memset(a, 0x08, sizeof(a));

memset(a, 0x78, sizeof(a));

3、堆内存不可直接 sizeof 取首地址

在 C++ 中，当我们在堆上申请内存时，通常使用 new 关键字。当我们使用 sizeof 运算符对一个指针进行操作时，返回的将是指针本身的大小，而不是它所指向的内存的大小。因此，当我们需要对一个数组或结构体指针进行初始化或内存设置操作时，我们需要正确计算内存大小。以下是关于堆内存和数组参数传递时的一些建议和注意事项。

1. 在堆上申请内存时，使用 new[] 操作符来创建一个动态数组。这将返回一个指向数组第一个元素的指针。例如：

const int maxn = 1024;
int *p = new int[maxn];

2. 当需要对动态数组进行初始化或内存设置操作时，使用 sizeof 运算符与数组元素类型的大小相乘，以获取正确的内存大小。例如：

const int maxn = 1024;
int *p = new int[maxn];
memset(p, 0, maxn * sizeof(int));

4、传参数组不可直接 sizeof 取首地址

1. 当将数组作为函数参数传递时，数组名会退化为指针。因此，在函数内部，我们不能使用 sizeof 运算符直接获取数组大小。相反，我们需要将数组大小作为函数参数传递，或者使用其他方法来获取数组大小。例如：

void fun(int a[], int size) {
    memset(a, 0, size * sizeof(int));
}

2. 当结构体指针作为函数参数传递时，同样需要注意这个问题。结构体指针会退化为指针，因此我们不能使用 sizeof 运算符直接获取结构体的大小。解决方法与数组类似，将结构体大小作为函数参数传递，或者使用其他方法获取结构体大小。例如：

void fun(MyStruct *s, int size) {
    memset(s, 0, size * sizeof(MyStruct));
}

总之，在处理堆内存和数组参数传递时，我们需要注意指针和数组名之间的差异，并使用正确的方法获取内存大小，以避免错误和潜在的内存问题。

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