为什么用 memset 初始化 int 数组时值为 16843009？

这几天写代码的时候，我发现了一个问题。不管程序输入的是什么，Int 数组最终输出的数字都是一个不变的数字——16843009。查阅资料，发现是在用 memset 函数时出的问题，却突然一时想不明白。后来才发现，原来是很简单的事情。

~~然而还是水了一篇文~~

问题

这里附上测试的代码

#include <iostream>
#include <string.h>

using namespace std;

int main(){
    int i[10];
    memset(i, 1, sizeof(i));
    for(int j = 0; j < 10; ++j)
        cout << i[j] << "";
    return 0;
}

输出是

1	16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009 16843009

原因

首先我们需要了解一下 memset。
memset 有三个参数，分别为：传入的数组（指针），要替换为的值，要修改的 字节数。

memset 来自 string.h 头文件，一般来说，当我们用 memset 操作 char 数组时，非常方便。

1 2	char str[] = "Hello, world!"; memset(str, '-', 5);

此时数组 str 的值会变成

1	-----, world!

因为 memset 将此字符串的前五个字符每个设置为 '-'。

而当我们使用

1 2	int i[10]; memset(i, 0, sizeof(i));

之类的语句来初始化数组时也不会出问题，然而为什么把值换成 1 就不行了呢。

原因就在于 memset 是按字节修改数组的，就像上面加粗提示的那样。这里我们可以用一个示意图来理解。

Int 类型变量的占用空间是 4 个字节，一个字节（Byte）是 8 个比特（bit），即一个字节可以放 8 个 0 或1(二进制)。

而将一个字节设置为 1，而一个字节有 8 个比特，这个字节的二进制数据就是0000 0001。一个字节一个字节设置后，一个 Int 的数据就会变成0000 0001 0000 0001 0000 0001 0000 0001，而这个转换为十进制就是 16843009。

这就是为什么我们会得到 16843009 的输出，以及为什么我们不应该用 memset 以非零的数来初始化 Int 等类型的数据。

补充：事实上 memset 也可以初始化每个数据为 -1

为什么呢，因为 -1 的二进制表达全是 1，若是在一个字节内存储 -1，它的二进制值就是1111 1111。当我们把 Int 的 4 个字节都设为 -1 时，就变成1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111，而这恰好还是 -1 的值。

（为什么是 1111 1111？参考资料：维基百科：补码

替代方案

不能用 memset，我们总得用一个方法来初始化数组的。
用什么呢，有人可能想到这样写：

1	int i[10] = {1};

然而这是行不通的，因为这样做只能让数组的第一个数变成 1。

一般来说我们能想到的最简单的方法是循环赋值，然而这样会增加代码长度，降低代码可读性。

这里介绍一个新函数：fill

fill 的头文件是<algorithm>。

从 fill 的定义

1 2	template <class ForwardIterator, class T> void fill (ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& val);

我们可以看出，参数分别是：第一个元素的迭代器，最后一个元素的迭代器，要赋的值。对于普通的数组，迭代器在这里可以理解为指向元素的指针。

那么文章最开头的代码可以改为：

1 2	int i[10]; fill(i, i+10, 1);

注意：这里第二个参数的指针要指向最后一个值的后面，因为这种函数要的范围是左闭右开，即 [first,second)。这里 i+10 即 i[10] 的开头（虽然事实上我们不能这样写）。

值的留意的是，fill 事实上等价于：

template <class ForwardIterator, class T>
void fill (ForwardIterator first, ForwardIterator last, const T& val)
{
  while (first != last) {
    *first = val;
    ++first;
    }
}

也就是说这和我们循环赋值数组一样，时间复杂度都为 O(n)
（来源：http://www.cplusplus.com/reference/algorithm/fill/ ）

类似功能的函数是 fill_n，具体来说 fill_n 为前 n 个元素每个都赋值。有兴趣的同学可以了解下，这里不再作介绍。
（参考资料：http://www.cplusplus.com/reference/algorithm/fill_n/ ）