为什么memset()错误地初始化int？

Question

为什么下面程序的输出是 84215045？

int grid[110];
int main()
{
    memset(grid, 5, 100 * sizeof(int));
    printf("%d", grid[0]);
    return 0;
}

- Ahmad

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我不认为这会导致您看到的问题，但是您是否有意将网格设置为110个元素的数组，然后只分配了100个元素？ - Alex

如果你将那个数字以十六进制的形式打印出来，你可能会看到问题所在。 - James Black

@Alex：这不会有任何改变，因为我正在打印grid[0]。 - Ahmad

没错，它看起来只是个打字错误，我想确保你已经注意到了。 - Alex

Answer 1

memset函数将目标缓冲区的每个字节设置为指定的值。在你的系统上，一个int占四个字节，每个字节在调用memset后都被设置为5。因此，grid[0]的值为0x05050505（十六进制），对应的十进制是84215045。

一些平台提供了替代的API来向目标缓冲区写入更宽的模式；例如，在OS X或iOS上，你可以使用：

int pattern = 5;
memset_pattern4(grid, &pattern, sizeof grid);

想要得到您期望的行为，您是针对哪个平台进行开发？

在 C++ 中，您只需使用std::fill_n：

std::fill_n(grid, 100, 5);

- Stephen Canon

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Windows 7 32-bit // gnu++ 编译器 - Ahmad

@Ahmad：我不确定Windows是否提供这样的API；如果有，我相信其他人可以指出来。 - Stephen Canon

@Ahmad：我没有注意到你标记了C++，只需使用std::fill即可。 - Stephen Canon

通过memset分配指针是否安全？如果int不等于uintptr_t会怎样？ - Dmytro

@Dmitry：不是很清楚你的问题，但这里的示例并不假设int和uintptr_t是相同的（第一个示例假设int是四个字节，但在memset_pattern4 API可用的情况下，这是一个有效的假设）。 - Stephen Canon

Answer 2

memset(grid, 5, 100 * sizeof(int));

你正在设置从(char*)grid开始，长度为400字节，结束于(char*)grid + (100 * sizeof(int))的值为5的内存块（这里需要进行强制类型转换，因为memset处理的是字节，而指针运算处理的是对象）。

十六进制中的84215045等同于0x05050505；由于int在你的平台/编译器等上被表示为四个字节，所以当你打印它时，会输出"四个五"。

- James McNellis

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设置（100 * 4）字节，从&grid [0]开始，是吗？ - johnsyweb

现在我能理解你的回答:D，但是还有解决方案吗？！ - Ahmad

Answer 3

memset 是用于设置字节而非值的。在 C++ 中设置数组值的众多方法之一是 std::fill_n：

std::fill_n(grid, 100, 5);

- MSN

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这个函数比循环所有元素更快吗？ - Ahmad

@Ahmad：那个函数很可能会遍历所有元素。 - Keith Thompson

一个好的编译器将会把for循环和std::fill_n都转换成优化的代码序列，使用宽对齐存储（可能是向量），或者调用已知在目标平台上快速的库函数。 - Stephen Canon

Answer 4

不要使用memset。

您将内存的每个字节[]设置为5的值。每个int占用4个字节长[5] [5] [5] [5]，编译器正确解释为5 * 256 * 256 * 256 + 5 * 256 * 256 + 5 * 256 + 5 = 84215045。相反，使用for循环，它也不需要sizeof（）。一般来说，sizeof（）意味着您正在以困难的方式执行某些操作。

for(int i=0; i<110; ++i)
    grid[i] = 5;

- Mooing Duck

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@Mooing Duck：memset 如何导致你的程序崩溃，具体来说是怎样的？ - Stephen Canon

另一个原因是对于那些被设置为零是无效错误的对象。memset将会让这些对象崩溃，而for循环可以在编译期间告诉你。 - Mooing Duck

实际上，对于数组初始化的特定情况，我认为使用memset更容易做到正确无误，因为您可以简单地使用sizeof array。这样，如果将来更改数组的大小，则初始化会自动保持同步。 - Stephen Canon

@Stephen 我认为在数组的范围内使用memset是可以的，你说得对。但问题在于这样很容易出现代码错误。 - Ahmad

当然，如果你正在编写C++代码，这应该是一个容器和std::fill。 - Stephen Canon

Answer 5

对于 memset 函数来说，它会以所选值填充字节。因此，一个 int 类型的变量看起来可能像这样：

00000101 00000101 00000101 00000101

这将被解释为84215045。

- Šimon Tóth

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那么...有什么解决办法吗?! :D - Ahmad

Answer 6

您并没有明确说明您的程序想要做什么。

假设您想将grid的前100个元素设置为5（忽略100与110之间的差异），只需执行以下操作：

for (int i = 0; i < 100; i ++) {
    grid[i] = 5;
}

我知道你关心速度，但你的担忧可能是不必要的。一方面，memset() 很可能已经被优化过了，因此比简单循环更快。另一方面，优化很可能包括一次写入多个字节，而这正是这个循环所做的。另一方面，memset() 本身就是一个循环；明确编写循环而不是将其隐藏在函数调用中并没有改变这一点。最后，即使循环很慢，也不太可能有影响；专注于编写清晰的代码，并在实际测量表明存在显著性能问题时考虑进行优化。

你花费的时间撰写问题比计算机设置 grid 的时间多得多。

最后，在我手头的任务完成之前，如果 memset() 没有达到你想要的效果，那么它的速度再快也无济于事。（完全不设置 grid 更快！）

- Keith Thompson

Answer 7

如果您在shell中键入man memset，它会告诉您：

void * memset(void *b, int c, size_t len)

简单的英文解释是，它用值c填充长度为len的字节字符串b。

对于您的情况，

memset(grid, 5, 100 * sizeof(int));

由于sizeof(int)==4，因此上述代码段看起来像这样：

for (int i=0; i<100; i++)
    grid[i]=0x05050505;

或者

char *grid2 = (char*)grid;
for (int i=0; i<100*sizeof(int); i++)
    grid2[i]=0x05;

它将打印出84215045

但在大多数C代码中，我们希望将一块内存块初始化为零值。

• char类型--> \0或NUL
• int类型-->0
• float类型-->0.0f
• double类型-->0.0
• 指针类型-->nullptr

而且，无论是gcc还是clang等现代编译器都可以自动地为您处理这些。

// variadic length array (VLA) introduced in C99
int len = 20;
char carr[len];
int iarr[len];
float farr[len];
double darr[len];
memset(carr, 0, sizeof(char)*len);
memset(iarr, 0, sizeof(int)*len);
memset(farr, 0, sizeof(float)*len);
memset(darr, 0, sizeof(double)*len);
for (int i=0; i<len; i++)
{
    printf("%2d: %c\n", i, carr[i]);
    printf("%2d: %i\n", i, iarr[i]);
    printf("%2d: %f\n", i, farr[i]);
    printf("%2d: %lf\n", i, darr[i]);
}

但请注意，C ISO委员会并没有强制规定这样的定义，这是与编译器相关的。

- x86_64

Answer 8

由于memset写入字节，我通常将其用于将int数组设置为零，例如：

int a[100];
memset(a,0,sizeof(a));

或者您可以使用它来设置一个字符数组，因为一个字符恰好是一个字节：

char a[100];
memset(a,'*',sizeof(a));

此外，int数组还可以通过memset设置为-1：

memset(a,-1,sizeof(a));

这是因为-1在int中表示为0xffffffff，在char（一个字节）中表示为0xff。

- bigeast

Answer 9

这段代码已经过测试。以下是一种将“整数”数组的所有元素设置为0到255之间某个值的方法。

MinColCost=new unsigned char[(Len+1) * sizeof(int)];

memset(MinColCost,0x5,(Len+1)*sizeof(int));

memset(MinColCost,0xff,(Len+1)*sizeof(int));

- Frank