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memset的坑人之处

WHY MEMSET IS KENGDIE

不知道你有没有遇到过这种情况：
明明用 memset 初始化了数组，为什么之后的程序里，数组里的数好像并没被初始化呢？

目录

第一章 memset定义

• 1.1 memset的定义
• 1.2 memset常见用法1
• 1.3 memset常见用法2

第二章 memset易错点

• 2.1 小明的疑惑
• 2.2 memset的坑点
• 2.3 memset特性利用

本文中的 int 类型变量均占用 $4$ 个字节，且数组类型默认为 int。
本文中的 char 类型变量均占用 $1$ 个字节。

第一章 memset定义

1.1 memset的定义

memset 定义：

memset 是计算机中 C/C++ 语言初始化函数。作用是将某一块内存中的内容全部设置为指定的值， 这个函数通常为新申请的内存做初始化工作。

memset 在头文件 string.h 或 cstring 中

作用是在一段内存块中填充某个给定的值，它是对较大的结构体或数组进行清零操作的一种最快方法。

memset 函数按字节对内存块进行初始化。

1.2 memset常见用法1

memset 可用于给数组赋值。
比如 memset(a, 0, sizeof(a));，就是先找到 a 的首地址，向后 sizeof(a) 个字节，将范围内的区域赋值。
结果就是，$a$ 数组的每一项都被赋值成了 $0$。

其他用法：
memset(a, 0, sizeof(int) * n); 就是将数组 a 的前 $n$ 个元素赋值成 $0$。
memset(a + m, 0, sizeof(int) * n); 就是从数组 a[m] 开始，将后面 $n$ 个元素赋值成 $0$。注意不要写成 memset(a + sizeof(int) * m, 0, sizeof(int) * n);。

单变量初始化：
memset(&a, 0x3f, sizeof(a));

1.3 memset常见用法2

memset 可用于给字符串赋值。

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main(){
    char s[12] = "HelloWorld\n";
    cout << s;
    cout << "发现脏话“Hello”，即将屏蔽\n";
    memset(s, '*', sizeof(char) * 5);
    cout << s;
    return 0;
}

输出：

HelloWorld
发现脏话“Hello”，即将屏蔽
*****World

Hello什么时候是脏话了。。。

memset(s, '*', sizeof(char) * 5); 意思就是将 s 的前 $5$ 个字符修改成 '*'。

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main(){
    char s[12] = "HelloWorld\n";
    cout << s;
    cout << "发现脏话“World”，即将屏蔽\n";
    memset(s + 5, '*', sizeof(char) * 5);
    cout << s;
    return 0;
}

输出：

HelloWorld
发现脏话“World”，即将屏蔽
Hello*****

这里也类似，从 s[5] 开始，给后面 $5$ 个字符赋值。

那么这样就能总结出规律：memset(s + i, （数值）, sizeof(（类型）) * j); 代表将 s 里第 i 个值开始，连续将后面 j 个值赋值。

第二章 memset易错点

2.1 小明的疑惑

小明（万能工具人小明）最近写了一个程序，程序中有这样一个函数，函数的目的是初始化数组，将数组 a 的每一项更新成 $1$。

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
int a[100005];

void init(){
    memset(a, 1, sizeof(a));
}

小明写完后兴高采烈地提交了程序，喜提$\color{#e74c3c}{\texttt{WA}}$。
小明十分不解，他的代码的其余部分和题解完全一样，为什么答案会错呢？（抄题解的屑小明）

输出一下 a 数组，发现 a 的每一项没有被赋值成 $1$，而是 $16843009$。

#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
int a[100005];

void init(){
    memset(a, 1, sizeof(a));
}

int main(){
    init();
    for(int i = 0; i < 100005; i++) printf("%d ", a[i]);
    return 0;
}

2.2 memset的坑点

memset 函数按字节对内存块进行初始化。

意思是说，memset(s, i, sizeof(s));其中 $i$ 的范围应在二进制的 $00000000$~$11111111$ 间，因为该函数只能取 $i$ 的后八位赋值给你所输入的范围的每个字节。

就举小明的例子来说，他的数组每一项被初始化为了 $16843009$，在二进制里是：
$$00000001 \space 00000001 \space 00000001 \space 00000001$$
再看看 $1$ 的二进制：
$$00000000 \space 00000000 \space 00000000 \space 00000001$$
memset 只保留了 $1$ 最后一字节，
$$\color{#999999}{00000000} \space \color{#999999}{00000000} \space \color{#999999}{00000000} \space 00000001$$
然后填入数组内，使得数组内元素的值被赋值成了：
$$\color{#ff0000}{00000001} \space \color{#ff0000}{00000001} \space \color{#ff0000}{00000001} \space 00000001$$

这就是为什么会初始化错误了。

那么，memset(a, 54321, sizeof(a)); 会使 a 数组的每一项变成多少呢？
$54321$ 的二进制：
$$00000000 \space 00000000 \space 11010100 \space 00110001$$
保留最后一字节：
$$\color{#999999}{00000000} \space \color{#999999}{00000000} \space \color{#999999}{11010100} \space 00110001$$
赋值：
$$\color{#ff0000}{00110001} \space \color{#ff0000}{00110001} \space \color{#ff0000}{00110001} \space 00110001$$
也就是 $825307441$。

2.3 memset特性利用

以下是堆优化Dijkstra模板：

int dijkstra(){
    memset(dist, 0x3f, sizeof(dist));
    dist[1] = 0;
    priority_queue<PII, vector<PII>, greater<PII>> heap;
    heap.push({0, 1});
    while(heap.size()){
        auto t = heap.top();
        heap.pop();
        int ver = t.second, distance = t.first;
        if(st[ver]) continue;
        st[ver] = true;
        for(int i = h[ver]; i != -1; i = ne[i]){
            int j = e[i];
            if(dist[j] > dist[ver] + w[i]){
                dist[j] = dist[ver] + w[i];
                heap.push({dist[j], j});
            }
        }
    }
    if(dist[n] == 0x3f3f3f3f) return -1;
    return dist[n];
}

这里，memset(dist, 0x3f, sizeof(dist)); 会将 dist 的每一项变为 0x3f3f3f3f，和 if(dist[n] == 0x3f3f3f3f) return -1; 匹配。

备注

本分享为作者原创，如有雷同，纯属巧合。