C語言 sizeof 與 memset/memcpy 陷阱深度解析

sizeof 不是函數

• 編譯期運算子，回傳 size_t（無號整數）。
• sizeof int 或 sizeof(x) 皆合法，後者不求值表達式（不執行 x）。

經典陷阱：指標 vs 陣列

int a[100];
int *p = a;
printf("%zu %zu\n", sizeof(a), sizeof(p));  // 400  8 (64位系統)

• sizeof(a) = 整個陣列大小 (100*4)。
• sizeof(p) = 指標大小 (4/8)，無法得知指向記憶體大小。

memset 陷阱

int a[100];
memset(a, 0, 100);   // 錯！第三參數是位元組數，僅清前 100 bytes (25 個 int)
memset(a, 0, sizeof(a)); // 正確：400 bytes

• memset 按位元組填充，0 適用於整數/指標清零，但非 0 值不可用於整數陣列（會逐位元組填充，如 0x01010101）。
• 浮點數/結構體含填充位元組時，memset 非 0 會產生非預期位模式。

memcpy 實現要點（面試必考）

void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n) {
    if (!dest || !src) return NULL;          // 空指標防護
    unsigned char *d = (unsigned char*)dest;
    const unsigned char *s = (const unsigned char*)src;
    // 處理記憶體重疊：向前/向後複製策略
    if (d < s) {
        while (n--) *d++ = *s++;             // 低址→高址，安全
    } else if (d > s) {
        d += n; s += n;
        while (n--) *--d = *--s;             // 高址→低址，避免覆蓋未讀資料
    }
    return dest;
}

關鍵考點

1. 重疊處理：memmove 必須正確處理重疊，memcpy 標準未定義行為（但通常同向複製）。
2. 對齊優化：實際庫實現會按字長（4/8/16/32 位元組）塊複製，尾部再補位元組。
3. size_t 為無號：傳入負數會變巨大正數，導致緩衝區溢位，呼叫端必須保證 n >= 0。
4. 回傳 dest：支援鏈式呼叫。

最佳實踐

• 清零結構體：memset(&st, 0, sizeof(st)) 或 st = (typeof(st)){0} (C99 指定初始化器)。
• 複製結構體：dst = src (編譯器生成最優複製) 優於 memcpy。
• 動態陣列：配合 sizeof(*ptr) * count 而非硬編碼型別大小。
• 嚴禁對含虛函數/虛基類的 C++ 物件用 memset/memcpy（破壞 vptr）。

掌握 sizeof 語義、memset 位元組語義與 memcpy 重疊處理，是寫出正確、高效、安全 C 記憶體操作代碼的基石。