【require,memcpy】C语言中复制一个结构体只能使用memcpy的方法吗?感觉有些麻烦,有别的方法吗?
谢邀 。这个问题和我之前发的文章有些相似,上周我在我的C语言学习圈子里简要介绍了一个小窍门,粗略来说就是使用C语言结构体的赋值语法,代替memcpy()语句,以精简代码,大致如下图所示:有读者看到后,认为C语言结构体的赋值并不等价于 memcpy,也有朋友评论说 b=a 是“浅拷贝”,还有读者提到结构体赋值效率没有memcpy高,那么 b = a 语句被执行后,究竟发生了什么呢?编写测试C语言代码得到答案最简单直接的方法就是实验,因此这里给出一段较为完整的C语言代码,用于测试结构体的赋值语句,如下所示 。
为了讨论主题,下面C语言代码比较精简:上面这段C语言代码很简单,main() 函数定义了 3 个结构体变量 a, b, c,其中 a 被初始化为 {3, 5},并通过赋值语句拷贝给 b,memcpy() 拷贝给 c 。考察 a,b,c 占用的内存里的值,从最终“拷贝效果”上分析赋值语句和memcpy()的异同 。
查看内存值查看上述C语言程序中的变量 a, b, c 的值方法很多,最直接的方法就是使用 printf() 函数逐字节打印,不过这样就略显繁琐了,使用 GDB 工具调试C语言程序更简单些 。首先,输入 gcc t.c -g 编译上述C语言代码,得到可执行文件 a.out 。接着,就可以使用 gdb 调试了:首先在 main() 函数处下断点,然后输入 run 命令让C语言程序运行起来:可以发现程序停在第 10 行了,此时变量 a,b,c 还没有被赋值或者 memcpy 。
我们先看一下结构体 s 的 size,可以直接在 gdb 环境查看:发现 sizeof(struct s) 等于 16,这主要是因为C语言编译器为了提升效率,对结构体 s 的两个成员做了内存对齐处理 。所以,虽然 char 型的 c 成员实际上只需 1 个字节内存空间,但是因为成员 l 占用 8 字节内存空间,所以编译器在 c 后面预留了 7 个字节 。
读者 @Romi1984 认为 C语言结构体赋值拷贝和 memcpy 拷贝不等价,因为“赋值的话,对齐字节不会拷贝” 。他的意思应该是 c 后面预留的 7 个字节不会被拷贝,那是不是如此呢?在执行 b =a; 语句之前,我们先来查看 a,b,c 在内存里的值:能够看出,此时变量 a,b,c 的内存值并不完全相同 。
输入 next 命令,使C语言程序运行到第 16 行,也即 return 0; 语句处,此时赋值语句以及 memcpy 语句都被执行完毕,再查看 a,b,c 的内存值,得到如下输出:发现变量 a, b, c 的值完全相同,包括结构体 s 的 c 成员后内存对齐的 7 个字节,这说明读者 @Romi1984 说的“对齐字节不会被拷贝”是不准确的,至少就本例而言,C语言结构体 s 的赋值拷贝和 memcpy 拷贝效果上是等价的 。
效率问题虽然通过 gdb 查看内存值,我们发现C语言结构体的赋值拷贝和 memcpy 拷贝效果是等价的,但是,读者 @quser225816904 认为,这两种方式的效率是不一样的 。那究竟是否如此呢?得到答案最直接的办法就是衡量这两条语句的执行时间 。不过由于这一“执行时间”很短,难以计量,我们采取其他方法:输入下面的命令,查看C语言程序的汇编代码 。
# objdump -dS a.out 从C语言程序的汇编代码可以看出,b = a; 和 memcpy() 语句都是 4 条 mov 语句,这说明两种拷贝方式的效率相差无几,所以读者 @quser225816904 的说法也是不准确的 。另外,从C语言程序的汇编代码也能更直观的看出 b = a; 和 memcpy() 是等价的 。
读者也可以通过多次执行 b = a 和 memcpy 语句,对比两种拷贝方式的效率 。“深拷贝”和“浅拷贝”前面两位读者分别从执行效果和执行效率两个角度质疑了C语言结构体赋值拷贝和memcpy拷贝的等价性,也有读者认为赋值拷贝只是“浅拷贝”,那么究竟是否如此呢?首先,先要明白“浅拷贝”和“深拷贝”概念,这两个概念 Java,C,js 等编程语言程序员应该比较熟悉,在C语言中倒是不怎么常提 。
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