应该 C++程序员避免memset？

Question

我听说c++程序员应该避免memset，

class ArrInit {
    //! int a[1024] = { 0 };
    int a[1024];
public:
    ArrInit() {  memset(a, 0, 1024 * sizeof(int)); }
};

所以考虑上面的代码，如果你不使用memset，你怎么能让[1..1024]填充零？C++中的memset有什么问题？

谢谢。

Answer 1

在 C++ 中，std::fill 或 std::fill_n 可能是更好的选择，因为它是通用的，因此可以对对象和 POD 进行操作。但是，memset 对原始字节序列进行操作，因此永远不应该用于初始化非 POD。无论如何，如果类型是 POD，std::fill 的优化实现可能会在内部使用专门化来调用 memset。

Answer 2

问题不在于在内置类型上使用 memset()，而在于在类（也称为非 POD）类型上使用它们。这样做几乎总是会做错误的事情，并且经常会做致命的事情——例如，它可能会破坏虚拟函数表指针。

Answer 3

零初始化应该如下所示：

class ArrInit {
    int a[1024];
public:
    ArrInit(): a() { }
};

至于使用 memset，有几种方法可以使使用更加健壮（与所有此类函数一样）： 避免对数组的大小和类型进行硬编码：

memset(a, 0, sizeof(a));

对于额外的编译时检查也可以确保 a 确实是一个数组（因此 sizeof(a) 有意义）：

template <class T, size_t N>
size_t array_bytes(const T (&)[N])  //accepts only real arrays
{
    return sizeof(T) * N;
}

ArrInit() { memset(a, 0, array_bytes(a)); }

但是对于非字符类型，我想唯一的您使用它填充的值是 0，并且零初始化应该已经可以通过某种方式使用。

Answer 4

C++ 中的 memset 的问题与 C 中的 memset 的问题基本相同。memset 用物理零位模式填充内存区域，而实际上，几乎 100% 的情况下，您需要用相应类型的逻辑零值填充数组。在 C 语言中，memset 仅保证正确初始化整数类型的内存（并且它对所有整数类型（而不是仅 char 类型）的有效性是一个相对较新的保证添加到 C 语言规范）。不保证将任何浮点值正确设置为零，也不保证产生正确的空指针。

当然，上述内容可能被认为过于迂腐，因为给定平台上活跃的附加标准和约定可能（而且肯定会）扩展 memset 的适用性，但我仍然建议遵循奥卡姆剃刀原则：不要依赖任何其他标准和约定，除非确实必须这样做。 C++ 语言（以及 C）提供了多种语言级功能，使您可以使用正确类型的正确零值安全地初始化聚合对象。其他答案已经提到了这些功能。

Answer 5

这是“坏”的，因为你没有实现你的意图。

您的目的是将数组中的每个值设置为零，而您所编程的是将原始内存区域设置为零。是的，这两件事具有相同的效果，但简单地编写代码将每个元素归零会更清楚。

而且，它可能不会更有效率。

class ArrInit
{
public:
    ArrInit();
private:
    int a[1024];
};

ArrInit::ArrInit()
{
    for(int i = 0; i < 1024; ++i) {
        a[i] = 0;
    }
}


int main()
{
    ArrInit a;
}

使用 Visual C++ 2008 32 位并打开优化来编译此循环，将循环编译为 -

; Line 12
    xor eax, eax
    mov ecx, 1024               ; 00000400H
    mov edi, edx
    rep stosd

这几乎正是 memset 可能编译为的内容。但是，如果您使用 memset，编译器就没有执行进一步优化的范围，而通过编写您的意图，编译器可能会执行进一步优化，例如注意到每个元素在使用之前都被设置为其他内容，因此初始化可以被优化，如果您使用了 memset，它可能无法轻松完成。

Answer 6

除了应用于类时不好之外，memset 还容易出错。很容易弄乱参数的顺序，或者忘记 sizeof 部分。代码通常会在编译时出现这些错误，并悄悄地做错误的事情。该错误的症状可能要很晚才会显现出来，因此很难追踪。

memset 对于许多普通类型（例如指针和浮点）也存在问题。一些程序员将所有字节设置为 0，假设指针将为 NULL，浮点将为 0.0。这不是一个可移植的假设。

Answer 7

这是一条旧线程，但这里有一个有趣的转折：

class myclass
{
  virtual void somefunc();
};

myclass onemyclass;

memset(&onemyclass,0,sizeof(myclass));

效果非常好！

然而，

myclass *myptr;

myptr=&onemyclass;

memset(myptr,0,sizeof(myclass));

确实将虚拟值（即上面的 somefunc()）设置为 NULL。

鉴于 memset 比将大类中的每个成员设置为 0 快得多，我多年来一直在执行上面的第一个 memset ，并且从未遇到过问题。

所以真正有趣的问题是它是如何运作的？我想编译器实际上开始将零设置为虚拟表之外的值...知道吗？

Answer 8

从 C++ 11 开始，用零填充数组的最简单方法就是对其进行零初始化：

class ArrInit {
    int a[1024] = {}
};

准确地说，我相信这实际上是使用空初始值设定项列表进行聚合初始化，这恰好对数组中的每个项目进行零初始化 -但重点是要表明这是可以做到的。
请参阅https://en.cppreference.com/w/cpp/language/zero_initialization 和 https://en.cppreference.com/w/cpp/language/aggregate_initialization 了解更多详情。

您还可以对容器对象本身进行零初始化，如果您有多个成员需要清零，这可能会更有效：

class ArrInit {
    int a[1024];
    int b[1024];
};

int main()
{
    ArrInit ai{};
}

请参阅此处的现场演示。

这表示零-初始化是一个棘手的野兽 - 正如 CPPReference 页面所示，它没有专用语法，因此您必须小心编译器不会选择另一种类型的初始化。正如以下问题所示，让编译器对对象进行零初始化（包括填充）可能会很棘手：
C++ 标准是否保证初始化对于非静态聚合对象将字节填充为零？

考虑到所有这些，如果您正在编写具有目标平台集的高性能代码（例如在视频游戏行业中常见的情况） ，并且您知道将用零覆盖的整个对象的确切内存布局，如果仔细使用，memset 可能是一个很好的工具。它可以实现 POD 对象与 memcmp 的可靠且快速的比较等功能。

Answer 9

你的代码没问题。我认为在 C++ 中，memset 唯一危险的时候是当你执行以下操作时：
YourClass 实例； memset(&instance, 0, sizeof(YourClass);。

我相信它可能会将编译器创建的实例中的内部数据清零。

Answer 10

没有真正的理由不使用它，除了人们指出的少数情况，无论如何没有人会使用它，但使用它也没有真正的好处，除非你正在填充记忆卫士或其他东西。

Answer 11

简短的答案是使用初始大小为 1024 的 std::vector。

std::vector< int > a( 1024 ); // Uses the types default constructor, "T()".

“a”的所有元素的初始值为 0，作为 std::vector(size) 构造函数（以及 vector:: resize) 复制所有元素的默认构造函数的值。对于内置类型（也称为内在类型，或 POD），保证初始值为 0：

int x = int(); // x == 0

这将允许“a”使用的类型以最小的麻烦进行更改，甚至更改为类的类型。

大多数采用 void 指针 (void*) 作为参数的函数（例如 memset）都不是类型安全的。通过这种方式，忽略对象的类型会删除对象倾向于依赖的所有 C++ 风格语义，例如构造、销毁和复制。 memset 对类做出假设，这违反了抽象（不知道或不关心类内部的内容）。虽然这种违规行为并不总是立即显而易见，特别是对于内在类型，但它可能会导致难以定位错误，特别是随着代码库的增长和易手。如果 memset 的类型是带有 vtable（虚拟函数）的类，它也会覆盖该数据。