C/C++八股文：说清楚memcpy和memmove

一句话结论

memcpy 假定源和目标不重叠（重叠是 UB），更快；memmove 支持重叠拷贝（定义良好），通常比 memcpy 稍慢但安全。

关键区别（要点）

• 重叠行为

  • memcpy(dest, src, n)：当 dest 与 src 所指的区域有重叠时，行为未定义（UB）。
  • memmove(dest, src, n)：当两个区域重叠时有定义的语义，结果相当于先把源区的 n 字节临时保存再复制到目标（或等价的方向感知复制），不会破坏数据。

• API（签名）

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

  都在 <string.h> / <cstring> 中，返回 dest。

• 实现策略（常见）

  • memcpy：直接按机器字（word）或更大向量块正向拷贝，尽可能用最速路径（SIMD/memcpy 内建）。编译器在知道无重叠时可用更激进优化。
  • memmove：先检查 dest 与 src 的相对位置：
    • 若 dest < src：从低地址向高地址正向拷贝（安全）。
    • 若 dest > src 且有重叠：从高地址向低地址反向拷贝（避免覆盖还没拷贝的源字节）。
      也有实现会在小拷贝时把数据拷到内部临时缓冲区，但通常采用方向感知拷贝即可避免额外空间。

• 性能

  • 在不重叠情况下，memcpy 通常最快。
  • memmove 需要额外判断（或可能使用更保守的路径），因此平均可能稍慢；但现代库/编译器优化良好，差距可能很小。
  • 如果编译器能证明无重叠，它可能把 memmove 优化为 memcpy。

• 语义层面（C vs C++）

  • 在 C++ 中，对 非平凡（non-trivially-copyable）对象 使用 memcpy/memmove 通常是不安全/未定义的（会破坏对象语义、破坏 vptr、打破构造/析构契约）。对 POD / trivially-copyable 类型（例如纯数据结构或 std::byte 数组）才安全。对对象请用 std::copy, 移动构造或序列化方法。

• 特殊情况

  • 如果 n == 0，标准允许某些实现接受 NULL 指针（但要小心，最好传有效指针或保证 n>0）。
  • 返回值相同：两者都返回 dest，便于链式调用（虽然不常用）。

重叠会出错的 memcpy：

char buf[] = "0123456789";
// 试把起始 5 字节向左移 2 字节：结果期待 "2343456789" 还是？
// 使用 memcpy 是 UB，通常会得到错误结果
memcpy(buf, buf + 2, 5);
printf("%s\n", buf); // 未定义，可能是破坏的数据

同样场景用 memmove（安全）：

char buf[] = "0123456789";
memmove(buf, buf + 2, 5); // 正确：会把 "23456" 移到起始位置
printf("%s\n", buf); // 输出 "2345656789"（按实现）

一种简单的伪代码

void *memmove(void *dest, const void *src, size_t n) {
    unsigned char *d = dest;
    const unsigned char *s = src;
    if (d < s) {
        // 正向拷贝
        for (size_t i = 0; i < n; ++i) d[i] = s[i];
    } else if (d > s) {
        // 反向拷贝
        for (size_t i = n; i-- > 0; ) d[i] = s[i];
    }
    return dest;
}

人话

• memcpy：快，但重叠 UB。
• memmove：安全处理重叠（方向感知或临时缓冲），稍慢。
• 对对象语义敏感的类型不要用这两者（非 trivially-copyable）。
• 如果能保证不重叠用 memcpy；若不确定或可能重叠用 memmove。