C++ 自定义编写的 strncpy 没有将所有字符填充为 null 是否安全？答案

【问题标题】：C++ custom-written strncpy without padding all characters to null is it safe?C++ 自定义编写的 strncpy 没有将所有字符填充为 null 是否安全？
【发布时间】：2022-01-03 10:10:20
【问题描述】：

#include <iostream>
using namespace std;

struct Packet {
    int a;
    char b[17];
    int c;
};

// char* dest has form char dest[n], src has length <= n and is null-terminated
// After the function, dest should satisfy:
// - If strlen(src)==n, dest is not null terminated
// - If strlen(src) < n, dest[n-1] = dest[strlen(src)] = '\0'
static void strncpy_faster(char* dest, const char* src, size_t n) {
    size_t i;
    for (i = 0; i < n; i++) {
      dest[i] = src[i];
      if (src[i] == '\0')
        break;
    }
    //while (i < n) {dest[i] = '\0'; i++;} // C standard strncpy do this
    if (i < n)
      dest[n - 1] = '\0';
 }
 
 string charArrayToString(const char* a, size_t n) {
    size_t len = 0;
    while (len < n && a[len]!='\0') len++;
    return std::string(a, a+len);
 }

int main()
{
    string s = "12341234123412345";
    Packet packet;
    
    strncpy_faster(packet.b, s.c_str(), 17);
    cout << charArrayToString(packet.b, sizeof(packet.b)) << "\n";
    
    s = "12345";
    strncpy_faster(packet.b, s.c_str(), 17);
    cout << charArrayToString(packet.b, sizeof(packet.b));
    return 0;
}

我正在处理具有固定大小字符数组的结构。假设我真的非常想保持结构的大小很小（或者我需要通过网络发送它们），所以std::string 没有在我的结构中使用（它花费 32 个字节，而我有多个大小为 4- 的小字符数组20)。我对 strncpy 有 2 个问题：

strncpy 具有相同长度的 2 个字符数组将发出“可能没有以空字符结尾的字符”的警告，这是有意的，但我不需要该警告。
strncpy 用'\0' 填充所有剩余字符（来自dest[strlen(src) -> n-1]）。这在我的程序中浪费了处理。

所以，我的strncpy_faster 最多只能为 '\0' 分配 2 个位置：数组的最后一个元素，以及 strlen(src) 的位置。由于std::string() 需要一个以空字符结尾的字符数组（NTCA），我使用charArrayToString() 将非NTCA 转换为字符串。

这个版本的strncpy 安全吗？是否有任何 C/C++ 函数需要 strncpy 用 '\0' 填充所有剩余字节，或者它们只需要一个空终止符？我不知道为什么标准要求strncpy 将剩余字节清零。

【问题讨论】：

请注意，C/C++ 不是一种语言。 C 和 C++ 是两种不同的语言。您的代码显然是 C++ 而不是 C，所以我删除了 C 标记。
对不起，我一开始并不打算问 std::string。我已经编辑了问题标题
@thebusybee yes（我不知道为什么）。
只需要一个空终止符。但是担心将几个字节归零为“浪费处理”是严重不成熟的优化。所有这些库函数都经过高度优化，并且具有几乎肯定会胜过上述 for 循环的快速路径。在你的函数真正被认为是安全的之前，你需要验证很多极端情况。只需使用strncpy - 如果它真的通过网络，您可能希望将您的结构打包。
好吧，如果标准是这样说的，那么您的解决方案并不安全，因为任何用户都可能依赖它。如果您只需要针对特定用例的更快版本，您就知道它是否安全。

标签： c++ string c++-standard-library strncpy c-standard-library

【解决方案1】：

这个版本的 strncpy 安全吗？

是的。

它和strncpy 一样安全。所以....不安全。

是否有任何 C/C++ 函数需要 strncpy 用 '\0' 填充所有剩余字节，或者它们只需要一个空终止符？

没有功能需要它。

来自 Linux 手册页 man strcpy 的注释：

注意事项

一些程序员认为 strncpy() 效率低下且出错易于。如果程序员知道（即包含要测试的代码！） dest的大小大于src的长度，那么strcpy()可以使用。

strncpy() 的一个有效（和预期）用途是将 C 字符串复制到一个固定长度的缓冲区，同时确保缓冲区不是溢出并且目标缓冲区中未使用的字节被清零出（如果缓冲区是为了防止信息泄漏写入媒体或通过进程间传输到另一个进程沟通技巧）。

考虑使用（和/或实施）strlcpy。记住first rule of optimization。

【讨论】：