“C語言中的strcat函數混淆假設目標字符串足夠大，可以保存源字符串及其自身的內容。”

Question

所以我讀到strcat函數要小心使用，因為目標字符串應該足夠大，以保存自己和源字符串的內容。 我寫的以下程序也是如此：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(){
    char *src, *dest;
    printf("Enter Source String : ");
    fgets(src, 10, stdin);
    printf("Enter destination String : ");
    fgets(dest, 20, stdin);
    strcat(dest, src);
    printf("Concatenated string is %s", dest);
    return 0;
}

但對於我在這里寫的那個不是這樣的：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(){
    char src[11] = "Hello ABC";
    char dest[15] = "Hello DEFGIJK";
    strcat(dest, src);
    printf("concatenated string %s", dest);
    getchar();
    return 0;
}

該程序最終添加兩者而不考慮目標字符串不夠大。 為什么會這樣？

Answer 1

strcat函數無法確切知道目標緩沖區的長度，因此它假定傳遞給它的緩沖區足夠大。 如果不是，則通過寫入緩沖區的末尾來調用未定義的行為 。 這就是第二段代碼中發生的事情。

第一段代碼也是無效的，因為src和dest都是未初始化的指針。 當它們傳遞給fgets ，它會讀取它們包含的任何垃圾值，將其視為有效地址，然后嘗試將值寫入該無效地址。 這也是未定義的行為。

使C快速的一個原因是它不會檢查以確保您遵守規則。 它只是告訴你規則，並假設你遵循它們，如果你沒有壞事，可能會或可能不會發生。 在你的特殊情況下，它似乎工作，但不能保證。

例如，當我運行你的第二段代碼時，它似乎也有效。 但如果我改成它：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(){
    char dest[15] = "Hello DEFGIJK";
    strcat(dest, "Hello ABC XXXXXXXXXX");
    printf("concatenated string %s", dest);
    return 0;
}

程序崩潰了。

Answer 2

我認為你的困惑實際上並不是關於strcat的定義。 您真正的困惑是您認為C編譯器會強制執行所有“規則”。 這個假設是非常錯誤的。

是的， strcat的第一個參數必須是一個指向內存的指針，足以存儲連接的結果。 在您的兩個程序中，都違反了該要求。 你可能會從任何一個程序中缺少錯誤消息得到這樣的印象：也許規則不是你想象的那樣，即使第一個參數不是指向足夠內存的指針，它也會以某種方式調用strcat 。 但不是，情況並非如此：當內存不足時調用strcat肯定是錯誤的。 沒有錯誤消息，或者一個或兩個程序似乎“正常”的事實證明沒有任何證據。

這是一個類比。 （你小時候甚至可能有這種經歷。）假設你的母親告訴你不要跑到街對面，因為你可能會被車撞到。 無論如何，假設你跑到街對面，不要被車撞到。 你是否認為你母親的建議不正確？ 這是一個有效的結論嗎？

總之，您閱讀的內容是正確的：必須小心使用strcat 。 但是，讓我們換一種說法：打電話時，你一定要小心strcat 。 如果你不小心，各種各樣的事情都可能出錯，沒有任何警告。 事實上，許多風格指南建議不要使用strcat功能，因為如果你不小心它們就很容易被誤用。 （只要你小心， strcat功能就可以完全安全地使用 - 但當然並非所有程序員都非常小​​心。）

Answer 3

確實要小心使用strcat()函數 ，因為它不能保護您免受任何傷害。 如果源字符串不以NULL結尾，則目標字符串不以NULL結尾，或者目標字符串沒有足夠的空間， strcat仍將復制數據。 因此，很容易覆蓋您不想覆蓋的數據。 您有責任確保有足夠的空間。 使用strncat()而不是strcat也會給你一些額外的安全性。

編輯這是一個例子：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main()
{
    char s1[16] = {0};
    char s2[16] = {0};
    strcpy(s2, "0123456789abcdefOOPS WAY TOO LONG");
      /* ^^^ purposefully copy too much data into s2 */
    printf("-%s-\n",s1);
    return 0;
}

我從未分配過s1 ，所以理想情況下輸出應該是-- 。 但是，由於編譯器如何在內存中排列s1和s2 ，我實際得到的輸出是-OOPS WAY TOO LONG- 。 strcpy(s2,...)覆蓋了s1的內容。

在gcc上， -Wall或-Wstringop-overflow將幫助您檢測類似這樣的情況，編譯器知道源字符串的大小。 但是，通常，編譯器無法知道您的數據有多大。 因此，您必須編寫代碼，以確保您不會復制超過您的空間。

Answer 4

兩個片段都調用未定義的行為 - 第一個因為src和dest未初始化為指向任何有意義的行為，第二個因為您正在寫入數組的末尾。

C不會對數組訪問強制執行任何類型的邊界檢查 - 如果您嘗試寫入數組的末尾，則不會獲得“索引超出范圍”異常。 如果您嘗試訪問頁面邊界或重寫某些重要內容（如幀指針），則可能會出現運行時錯誤，但您只是冒着破壞程序中數據的風險。

是的，您有責任確保目標緩沖區足夠大以容納最終字符串。 否則結果是不可預測的。

Answer 5

我想指出第二個程序實際發生了什么，以說明問題。

它在從dest開始的內存位置分配15個字節，並將14個字節復制到其中（包括空終止符）：

    char dest[15] = "Hello DEFGIJK";

...在src上有11個字節，其中復制了10個字節：

    char src[11] = "Hello ABC";

然后strcat（）調用從src復制10個字節（9個字符加上空終止符）到dest，從dest中的'K'開始。 dest處的結果字符串將是23個字節長，包括空終止符。 問題是，你在dest中只分配了15個字節，並且與該內存相鄰的內存將被覆蓋，即損壞，導致程序不穩定，結果錯誤，數據損壞等。

請注意，strcat（）函數對於您在dest（或src）上分配的內存量一無所知。 您可以確保在dest上分配了足夠的內存以防止內存損壞。

順便說一句，第一個程序根本不在dest或src分配內存，所以你對fgets（）的調用會破壞從那些位置開始的內存。