1. 前言
memcpy()是C语言中常用的一个函数，用于将一个内存区块的数据复制到另一个内存区块中。这个函数非常常用，然而它的实现对于大部分程序员来说是无法理解的，因为它需要涉及到一些底层的内存操作。在本文中，我们将会给出一个用C语言编写的自己的memcpy()函数，不但能够完成复制功能，而且能够理解其中的实现原理。
2. memcpy()函数介绍
2.1 memcpy()函数的功能
在C语言中，memcpy()的原型定义为：
void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n);
其中，参数dest表示目标内存地址，src表示源内存地址，n表示要复制的字节数。
该函数的功能是将源地址src中的前n个字节复制到dest所指的地址中。如果目标区域和源区域重叠，那么该函数能够确保复制的正确性，这也是该函数的另外一个优点。
2.2 memcpy()函数的原理
对于memcpy()函数的底层实现，常用的方法有两种：
逐个字节地复制，可以使用while循环来实现。
以机器字长为单位，将连续的机器字复制，可以使用for循环实现。
但是，C语言标准并没有规定memcpy()函数的具体实现方式，因此不同的编译器可能会采用不同的实现方式。
3. 自己编写的memcpy()函数
下面是我们用C语言编写的一个自己的memcpy()函数的实现：
void *my_memcpy(void *dest, const void *src, size_t n) {
unsigned char *dest_ptr = (unsigned char *) dest;
const unsigned char *src_ptr = (const unsigned char *) src;
while (n) {
*dest_ptr++ = *src_ptr++;
--n;
}
return dest;
}
3.1 实现原理
该函数使用了一个while循环，每次循环将源地址中的一个字节复制到目标地址中，并将源地址和目标地址都分别向后移动一个字节。
在函数的开头，我们将void指针转换为unsigned char指针，是因为在C语言中，void指针没有指针运算能力，而我们需要对指针进行++操作。而unsigned char指针是一种无符号的字符指针，它是可以进行指针运算的，这也是我们使用它的原因。
3.2 数组越界问题
在编写自己的memcpy()函数时，需要注意数组越界问题。如果我们没有显式地检查n的值，那么循环就会一直进行，直到dest和src指针都越界了。下面是一个缺少数组越界检查的代码示例：
void *my_memcpy_wrong(void *dest, const void *src, size_t n) {
unsigned char *dest_ptr = (unsigned char *) dest;
const unsigned char *src_ptr = (const unsigned char *) src;
while (1) {
*dest_ptr++ = *src_ptr++;
}
return dest;
}
该函数将会无限循环下去，并不会停止。
3.3 优化初始版本的memcpy()函数
上面给出的memcpy()函数实现是一种最基本的方式，但它并不高效。下面我们将对其进行优化，并给出一个更加高效的实现。
3.3.1 优化一：逐个判断字节复制时
我们可以一次性复制多个字节，而不是一个字节一个字节地复制。可以先将src和dest指针指向能够按照机器字节长度对齐的位置，然后逐个字节地复制，直到n变得小于机器字长为止。
void *my_memcpy_optimization1(void *dest, const void *src, size_t n) {
size_t i;
size_t n_long = n / sizeof(long);
size_t n_tail = n % sizeof(long);
long *dest_long = (long *) dest;
const long *src_long = (const long *) src;
for (i = 0; i < n_long; ++i) {
dest_long[i] = src_long[i];
}
unsigned char *dest_tail = (unsigned char *) &dest_long[n_long];
const unsigned char *src_tail = (const unsigned char *) &src_long[n_long];
for (i = 0; i < n_tail; ++i) {
dest_tail[i] = src_tail[i];
}
return dest;
}
3.3.2 优化二：使用memcpy()内部实现
另外一种优化方式是使用memcpy()自己的内部实现，将内部的循环展开为多条语句，并移除对于内存地址的类型检查操作。
void *my_memcpy_optimization2(void *dest, const void *src, size_t n) {
char *dst_c = (char *) dest;
char *src_c = (char *) src;
while (n >= sizeof(long)) {
*((long *) dst_c) = *((long *) src_c);
dst_c += sizeof(long);
src_c += sizeof(long);
n -= sizeof(long);
}
while (n--) {
*dst_c++ = *src_c++;
}
return dest;
}
4. 总结
在本文中，我们给出了一个用C语言编写的自己的memcpy()函数的实现，对函数的执行过程进行了详细的讲解。此外，我们还介绍了两种可以用来优化memcpy()函数的方式。
在使用memcpy()函数时，需要对内存地址的越界、类型转换等问题进行注意。同时，也可以对memcpy()函数进行优化，以提高代码的执行效率。