慎用memset

codedream

C/C++的内存初始化函数memset函数一定要慎用

memset是一个极其方便的函数，其主要功能是初始化一段内存区域，来自于头文件<string.h>，但是这个函数也是一个相对而言很容易出错的函数，让我们先来看一下他的解释：

C++ Reference对于memset的定义为：

Fill block of memory
Sets the first num bytes of the block of memory pointed by ptr to the specified value (interpreted as an unsigned char).

void memset ( void ptr, int value, size_t num );

ptr： Pointer to the block of memory to fill.
value： Value to be set. The value is passed as an int, but the function fills the block of memory using the unsigned char conversion of this value.
num：Number of bytes to be set to the value.

解释一下其中的三个参数：

Ptr表示一个指针，其指向一段内存
Value表示填充这个区域内存的值
Num表示这段内存区间

这里可以注意一下，我们通常使用sizeof进行num段的表示，sizeof可以快速的获取到所需空间的字节大小，这通常是与类型所决定的。
比如说我们可以给一个数组初始化为0，测试代码如下：

1. #include<iostream>
   
2. #include<cstring>
   
3. using namespace std;
   
4. const int maxn=20;
   
5. int a[maxn];
   
6. int main(){
   
7.     cout<<"memset 使用前："<<endl;
   
8.     for(int i=0;i<maxn;i++){
   
9.         cout<<a[i]<<' ';
   
10.     }
    
11.     cout<<endl<<"memset 使用后："<<endl;
    
12.     memset(a,0,sizeof(a));
    
13.     for(int i=0;i<maxn;i++){
    
14.         cout<<a[i]<<' ';
    
15.     }
    
16.     cout<<endl;
    
17.     return 0;
    
18. }
    

复制代码

结果为：
memset 使用前：
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
memset 使用后：
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

这样乍一看没什么问题，而且我们的数组在创建的同时自己就已经是一个赋值为0的情况下了，所以这样的操作没有任何问题，我们再拿字符数组进行一下测试，修改代码如下：

1. 
   
2. #include<iostream>
   
3. #include<cstring>
   
4. using namespace std;
   
5. const int maxn=20;
   
6. int a[maxn];
   
7. int main(){
   
8.     cout<<"memset 使用前："<<endl;
   
9.     for(int i=0;i<maxn;i++){
   
10.         cout<<a[i]<<' ';
    
11.     }
    
12.     cout<<endl<<"memset 使用后："<<endl;
    
13.     memset(a,'A',sizeof(a));
    
14.     for(int i=0;i<maxn;i++){
    
15.         cout<<a[i]<<' ';
    
16.     }
    
17.     cout<<endl;
    
18.     return 0;
    
19. }
    

复制代码

结果为：
memset 使用前：

memset 使用后：
A A A A A A A A A A A A A A A A A A A A

因为我们的字符数组在空的情况下对于ASCII码表格的空，因此直接进行输出是没有任何东西的，但是我们在使用memset函数进行集体初始化之后他就变得有了值，如本样例他会变成全部是’A’的内容。

接下来就是问题所在了
如果我们想要将其全部初始化一个自定义的值呢？比如说全部初始化为1，又会怎么样呢？
我们修改测试代码如下：

1. #include<iostream>
   
2. #include<cstring>
   
3. using namespace std;
   
4. const int maxn=20;
   
5. int a[maxn];
   
6. int main(){
   
7.     cout<<"memset 使用前："<<endl;
   
8.     for(int i=0;i<maxn;i++){
   
9.         cout<<a[i]<<' ';
   
10.     }
    
11.     cout<<endl<<"memset 使用后："<<endl;
    
12.     memset(a,1,sizeof(a));
    
13.     for(int i=0;i<maxn;i++){
    
14.         cout<<a[i]<<' ';
    
15.     }
    
16.     cout<<endl;
    
17.     return 0;
    
18. }
    

复制代码

其结果为：
memset 使用前：
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
memset 使用后：
16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009

这与我们所求的结果大相径庭，我们所需要赋值的1去哪了？为什么是16843009这个完全不相干的数字在里面，难道我们的代码出错了么？为了测试，我们又将其内容赋值为了2，结果所有的数据变成了33686018这个值，同样与我们所需求的结果不相同。
这是为什么呢

其原因就是出在我们memset的底层设计上，memset是采用每一个字节每一个字节进行赋值的，也就是说，我们所给出的1，其因为int类型占用四个字节的原因被按照内存分为了四个部分，每一个部分存在一个1，因此经过memset函数初始化之后的数组的内容应该成了这个样子（使用二进制进行表示）

0000 0001 0000 0001 0000 0001 0000 0001 共4个字节，每一个字节占用8个二进制位
我们再来计算一下，
为了方便理解，这里不写直接的运算函数，而是使用C++的bitset函数进行测试，我们直接把数据放入bitset函数中，看一下他转换出来的二进制是否与我们之前的预期相同即可。

1. #include<bits/stdc++.h>
   
2. using namespace std;
   
3. int main(){
   
4.     bitset<32> s(16843009);
   
5.     cout<<s<<endl;
   
6.     return 0;
   
7. }
   

复制代码

其结果为：
00000001 00000001 00000001 00000001
（为了方便而直观的表示我稍微用了一下空格做处理，8个二进制一组）

完全一致，因此我们根据这个结论，得出了一个经验：

• 对于整形等精度在2字节以上的数据类型，除了赋值为0 (十六级进制0x00)与赋值为-1 (十六级进制0xff)之外的数据，不方便进行直接的初始化的结论。
• 对于字符数组这样的单字节数据类型，可以方便的进行初始化
• 此外，memset相当于一次从头到尾的遍历，其本身的时间复杂度是O(N)线性级别的，与for()循环遍历整个数组并且依次赋值并没有其他的区别，如果在极其苛刻的时间复杂度条件下这个函数需要慎用。