比较两个指针不仅仅是检查它们的地址吗？答案

【问题标题】：Does comparing two pointers do more than to just check their adresses?比较两个指针不仅仅是检查它们的地址吗？
【发布时间】：2021-12-10 21:43:12
【问题描述】：

我正在重写 libc 的一部分，更具体地说 memmove 作为一个练习，在我自己无法做到之后，我查找了它的源代码并找到了这个（以及它的变体）：

void    *memmove(void *dest, const void *src, size_t n)
{
  char *d = dest;
  const char *s = src;
  if (d < s)
    while (n--)
      *d++ = *s++;
  else
    {
      char *lasts = s + (n-1);
      char *lastd = d + (n-1);
      while (n--)
        *lastd-- = *lasts--;
    }
  return (dest);
}

我的问题涉及第 5 行 if (d < s) 对我来说，这只有在 d 和 s 包含 dest 和 src 的大小时才有意义，据我所知这是不正确的。那么除了检查地址的位置之外，这种比较还有其他作用吗？还是我对指针的理解完全有缺陷？

这段代码有什么用途吗？如果我完全错了，请提前抱歉，指针可能会很混乱。

【问题讨论】：

指针不包含它所指向的对象的长度。进行此检查的原因是因为参数可能重叠。为了确保来自src 的数据在被复制之前不会被覆盖，算法会检查dest 是在src 的左侧还是右侧。如果dest 在左侧，则从左侧开始复制，然后沿着src 和dest 向右移动。如果是向右，则从右侧开始复制，向左移动。
@LouisCloete 是堆中的地址还是栈中的地址？
@MiguelP 没关系。
请注意，库例程的实现使用了 C 标准未在普通用户代码中定义的比较。只有当d 和s 指向同一个数组时，C 标准才定义d < s，包括最后一个数组元素之后的名义位置。但是，即使d 和s 指向完全不同的对象，标准库函数memmove 也必须能够工作。这使得使用严格符合 C 代码的 memmove 无法实现；它必须依赖编译器来定义 d < s，即使 C 标准没有。
@EricPostpischil (uintptr_t)d < (uintptr_t)s 在大多数系统上给出了合理的结果。

标签： c performance pointers c-strings memmove

【解决方案1】：

函数 memmove 假设源数组和目标数组是重叠的。也就是说，它们是指向同一数组不同部分的指针。所以例如这个 if 语句

if (d < s)

检查指针d指向的元素是否在数组中指针s指向的元素之前。

考虑一个例子。假设声明了一个数组

char s[] = "Hello World!";

即数组包含字符串"Hello World!"。并且您想更改数组以使其包含字符串“World！”。您需要移动源字符串中包含子字符串“World！”的部分。到数组的开头。

如果你会写

strcpy( s, s + 6 );

然后这样的调用会调用未定义的行为，因为函数 strcpy 不允许使用重叠子数组。

使用 memmove 你可以写

memmove( s, s + 6, 7 );

在这种情况下，相对于您提供的函数定义，指针 d 具有原始数组 s 的值，而指针 s 具有等于表达式 s + 6 的值。

由于 d 的值小于指针 s 的值，所以这部分函数得到控制

if (d < s)
  while (n--)
    *d++ = *s++;

注意按照C标准（6.5.8关系运算符）

5 比较两个指针时，结果取决于相对指向的对象的地址空间中的位置。如果两个指向对象类型的指针都指向同一个对象，或者都指向超过同一数组对象的最后一个元素，它们比较平等的。如果指向的对象是同一聚合的成员对象，指向稍后声明的结构成员的指针比较大于指向结构中早先声明的成员的指针，和 指向具有较大下标值的数组元素的指针比较大于指向同一数组元素的指针下标值。 指向同一联合对象成员的所有指针比较相等。如果表达式 P 指向一个元素数组对象和表达式 Q 指向的最后一个元素同一个数组对象，指针表达式 Q+1 比较大于 P。在所有其他情况下，行为是未定义的。

从引用中可以看出，传递给函数 memmove 的两个指针应该指向同一个数组的元素，以保证在 if 语句中比较指针的定义行为

if (d < s)

否则行为未定义。

【讨论】：

所以不是为了堆/栈控制，而是允许用户对函数参数进行指针运算？ NUL 终止和字符串的其余部分呢？
@MiguelP 在这个例子中 memmove( s, s + 6, 7 );由于使用了等于 7 的值，所以会抵消 nul 终止字符。
Re“函数 memmove 假定源数组和目标数组是重叠的。”：不，它假定它们可能重叠；也就是说，无论源和目标是否重叠，它都有效。
@EricPostpischil 当指针指向同一个数组的元素（如果它们不是结构的成员）时，使用运算符
关于“传递给函数 memmove 的两个指针应指向同一个数组的元素”：这对于 memmove 的标准库实现不正确。标准库例程的实现不受严格遵守 C 的约束；它们可以而且有时必须依赖于实现定义的行为，而不是 C 标准。在 C 2018 7.24.2.2 中，标准指定 memmove 在任意两个对象之间进行复制。为了符合这个规范，无论对象是同一对象的子对象还是完全不相关，它都必须起作用。

【解决方案2】：

除了检查地址的位置之外，这种比较还有什么作用吗？

没有。它检查d 的地址是否低于s。如果是，它选择第一个策略，从内存区域的开头向前复制 - 否则它从内存区域的末尾向后复制

这是为了避免在[d,d+n) 和[s,s+n) 重叠的情况下弄乱结果。

例子：

     +---+---+---+
src  | x | y | z |
     +---+---+---+---+
dest     |   |   |   |
         +---+---+---+
     ^               ^
     |               |
low mem addr    high mem addr

这里必须选择第二种策略。考虑一下如果选择第一个策略会发生什么：

dest[0] = src[0]; // which is x
dest[1] = src[1]; // which is ... x, because the above op overwrote the y

【讨论】：