为什么我的 strlcat 实现会出现分段错误，而原来的却没有？答案

【问题标题】：Why does my implementation of strlcat gives a segmentation fault when the original does not?为什么我的 strlcat 实现会出现分段错误，而原来的却没有？
【发布时间】：2022-09-27 19:03:27
【问题描述】：

我正在编写 strlcat 的重新实现作为练习。我已经进行了几次测试，它们产生了类似的结果。但是在一个特殊情况下，我的函数给出了分段错误错误，而原来的函数没有，你能解释一下为什么吗？我不允许使用任何标准库函数，这就是我重新实现 strlen() 的原因。

这是我写的代码：

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

int ft_strlen(char *s)
{
    int i;

    i = 0;
    while (s[i] != \'\\0\')
        i++;
    return (i);
}

unsigned int    ft_strlcat(char *dest, char *src, unsigned int size)
{
    size_t  i;
    int     d_len;
    int     s_len;

    i = 0;
    d_len = ft_strlen(dest);
    s_len = ft_strlen(src);
    if (!src || !*src)
        return (d_len);
    while ((src[i] && (i < (size - d_len - 1))))
    {
        dest[i + d_len] = src[i];
        i++;
    }
    dest[i + d_len] = \'\\0\';
    return (d_len + s_len);
}

int main(void)
{
    char s1[5] = \"Hello\";
    char s2[] = \" World!\";

printf(\"ft_strcat :: %s :: %u :: sizeof %lu\\n\", s1, ft_strlcat(s1, s2, sizeof(s1)), sizeof(s1));
    // printf(\"strlcat :: %s :: %lu :: sizeof %lu\\n\", s1, strlcat(s1, s2, sizeof(s1)), sizeof(s1));
}

使用 strlcat 的输出是：strlcat :: Hello World! :: 12 :: sizeof 5。我在 macOS 上，如果有帮助的话，我正在使用 clang 进行编译。

可能与sizeof 有关，字符串缓冲区总是比字符串缓冲区的strlen() 返回的长度大1。在调试器中单步执行代码时，仔细检查 dest[i + d_len] = src[i]; 和 while ((src[i] && (i < (size - d_len - 1)))) 中的 i 的值。
使用size_t 而不是int 或unsigned int。
s1[5] 数组不足以容纳 \"Hello\" - 这需要 6 个字符（一个用于空终止符）。
声明 char s1[5] = \"Hello\"; 是有效的（在 C 中）但它不会在数组中包含 nul 终止符。那是必需的对于几乎所有使用字符串的 C 函数。
特别是，strlcat() 需要它，因为strlen(dest) 会查找它。

标签： c function segmentation-fault

【解决方案1】：

ft_strlcat() 还不错，但它希望指针指向字符串. main() 很麻烦：s1 缺一个空字符：所以s1 不是细绳.

//char s1[5] = "Hello";
char s1[] = "Hello"; // Use a string

s1[] 对于连接的字符串 "HelloWorld" 来说太小了

char s1[11 /* or more */] = "Hello"; // Use a string

"%lu" 匹配 unsigned long。来自sizeof 的size_t 匹配"%zu"。

一些ft_strlcat() 问题：

unsigned, int 与 size_t

unsigned, int 太窄了长字符串。使用size_t 处理所有字符串.

测试太晚了

if (!src || ...) 为时已晚，因为之前的 ft_strlen(src); 在 src == NULL 时调用 UB。

const

ft_strlcat() 应使用指向 const 的指针，以允许将 const 字符串与 src 一起使用。

高级：restrict

使用restrict，这样编译器就可以假设dest, src 不重叠并发出更高效的代码——假设它们不应该重叠。

角落案例

它不能处理像d_len >= size 那样的一些讨厌的极端情况，但我将把详细的分析留到以后。

建议签名

// unsigned int    ft_strlcat(char *dest, char *src, unsigned int size)
size_t ft_strlcat(char * restrict dest, const char * restrict src, size_t size)

一些未经测试供您考虑的代码：

试图模仿strlcat()。
返回字符串长度的总和，但不会超过 size。
不检查超过size 个字符以防止读取越界。
不附加一个空字符当没有足够的空间。
不检查 dst, src 作为 NULL。喜欢就加吧。
不处理重叠的dest、src。除非库例程可用，否则这样做很棘手。
使用unsigned char * 指针正确处理罕见的有符号非2 补码char。

size_t my_strlcat(char * restrict dst, const char * restrict src, size_t size) {
  const size_t size_org = size;

  // Walk dst
  unsigned char *d = (unsigned char*) dst;
  while (size > 0 && *d) {
    d++;
    size--;
  }
  if (size == 0) {
    return size_org;
  }

  // Copy src to dst
  const unsigned char *s = (const unsigned char*) src;
  while (size > 0 && *s) {
    *d++ = *s++;
    size--;
  }
  if (size == 0) {
    return size_org;
  }

  *d = '\0';
  return (size_t) (d - (unsigned char*) dst);
}

如果返回值小于size，则成功！

【讨论】：

【解决方案2】：

s1 甚至不足以容纳“你好”

使用正确的尺寸类型。

size_t ft_strlcat(char *dest, const char *src, size_t len)
{
    char *savedDest = dest;
    if(dest && src && len)
    {
        while(*dest && len)
        {
            len--;
            dest++;
        }
        if(len)
        {
            while((*dest = *src) && len)
            {
                len--;
                dest++;
                *src++;
            }
        }
        if(!len) dest[-1] = 0;
    }
    return dest ? dest - savedDest : 0;
}

此外，您的printf 调用未定义的行为，因为函数参数评估的顺序未确定。它应该是：

int main(void)
{
    char s1[5] = "Hello";     //will only work for len <= sizeof(s1) as s1 is not null character terminated
    char s2[] = " World!";

    size_t result = ft_strlcat(s1, s2, sizeof(s1));
    printf("ft_strcat :: %s ::  %zu :: sizeof %zu\n", s1, result, sizeof(s1));
}

https://godbolt.org/z/8hhbKjsbx

【讨论】：

@chux-ReinstateMonica 向另一个人询问了 (uintptr_t)NULL - (uintptr_t)NULL
@chux-ReinstateMonica 问题“可能”

【解决方案3】：

你好我有一个关于这个的问题：

if (!src || !*src) 返回（d_len）；

我不明白任何人都可以向我解释一下，谢谢

【讨论】：