C語言安全的進(jìn)行字符串拷貝的幾種方法

更新時(shí)間：2026年06月16日 08:56:35 作者：碼農(nóng)愛學(xué)習(xí)

在C語言編程中,字符串是通過定義char數(shù)組來保存,并通過指針以及字符串拷貝函數(shù)來實(shí)現(xiàn)字符串的拷貝,在字符串長(zhǎng)度不太明確的情況下,可能處出現(xiàn)拷貝越界的情況,給程序引入了不安全的因素,本篇就來討論下,在C語言中,如何安全的使用strcpy這類函數(shù)進(jìn)行字符串的拷貝

引言

在C語言編程中，字符串是通過定義char數(shù)組來保存，并通過指針以及字符串拷貝函數(shù)（如strcpy）來實(shí)現(xiàn)字符串的拷貝，無法方便的像C++中使用等號(hào)直接對(duì)std::string類型的字符串賦值。

使用strcpy這類接口，在字符串長(zhǎng)度不太明確的情況下，可能處出現(xiàn)拷貝越界的情況，給程序引入了不安全的因素。本篇就來討論下，在C語言中，如何安全的使用strcpy這類函數(shù)進(jìn)行字符串的拷貝。

1 strcpy

strcpy是C語言標(biāo)準(zhǔn)庫中的一個(gè)最基礎(chǔ)的字符串處理函數(shù)，可以把源字符串復(fù)制到目標(biāo)字符串。

1.1 函數(shù)原型

char *strcpy(char *dest, const char *src);

將 src 所指向的以空字符（'\0'）結(jié)尾的字符串復(fù)制到 dest 所指向的數(shù)組中，同時(shí)會(huì)復(fù)制終止空字符

參數(shù)：

dest 是目標(biāo)字符串的指針
src 是源字符串的指針

返回值：

返回目標(biāo)字符串的指針

1.2 使用示例

一個(gè)基礎(chǔ)的strcpy使用示例，需要確保目標(biāo)數(shù)組足夠大

// gcc strcpy1.c -o strcpy
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() 
{
    char src[] = "Hello";
    char dest[10] = {0}; // 確保目標(biāo)數(shù)組足夠大

    strcpy(dest, src);
    printf("復(fù)制后的字符串: %s\n", dest);
    
    for (int i=0; i<sizeof(dest); i++)
    {
        printf("dest[%d]:%x(%c)\n", i, dest[i], dest[i]);
    }

    return 0;
 }

運(yùn)行結(jié)果如下：

注意事項(xiàng)

目標(biāo)數(shù)組大小要足夠：strcpy 不會(huì)檢查目標(biāo)數(shù)組的大小，一旦目標(biāo)數(shù)組的空間不足以容納源字符串，就會(huì)導(dǎo)致緩沖區(qū)溢出，這是非常危險(xiǎn)的，可能會(huì)引發(fā)程序崩潰或者產(chǎn)生安全漏洞。
源字符串必須以空字符結(jié)尾：如果源字符串沒有以 '\0' 結(jié)尾，strcpy 會(huì)一直復(fù)制內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，直到遇到空字符為止，這會(huì)造成未定義行為。
避免自我復(fù)制：不要將字符串復(fù)制到自身，否則會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)被破壞。

1.3 拷貝越界情況舉例

測(cè)試一下，如果要拷貝的字符串長(zhǎng)度大于目標(biāo)存儲(chǔ)空間，會(huì)是什么結(jié)果。

// gcc strcpy2.c -o strcpy2
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() 
{
    char src[] = "Hello, World"; //原字符串11個(gè)字符，再加上結(jié)尾'\0'則占12個(gè)字符
    char dest[10] = {0}; //目標(biāo)存儲(chǔ)空間只有10個(gè)
    char other[10] = {0}; //隨后再定一個(gè)10個(gè)大小的other來驗(yàn)證是否被越界拷貝了

    strcpy(dest, src);
    printf("復(fù)制后的字符串: %s\n", dest);
    
    printf("dest addr:%p\n", dest);
    for (int i=0; i<sizeof(dest); i++)
    {
        printf("dest[%d]:%x(%c)\n", i, dest[i], dest[i]);
    }
    
    printf("other addr:%p\n", other);
    size_t bytes = (char*)other - (char*)dest;
    printf("other (other-dest):%zu\n", bytes);
    for (int i=0; i<sizeof(other); i++)
    {
        printf("other[%d]:%x(%c)\n", i, other[i], other[i]);
    }

    return 0;
 }

運(yùn)行結(jié)果如下：

需要注意的是，雖然dest字符串通過printf正常輸出了，但實(shí)際是拷貝字符時(shí)，越界拷貝，雖然這里暫時(shí)沒有問題，但other中的內(nèi)容被篡改，如果后續(xù)需要使用other中的內(nèi)容，可能就會(huì)出現(xiàn)不符合預(yù)期的結(jié)果。

1.4關(guān)于是否會(huì)加上結(jié)尾符的驗(yàn)證

// gcc strcpy3.c -o strcpy3
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() 
{
    char src[] = "Hello";
    char dest[10] = {0}; // 確保目標(biāo)數(shù)組足夠大

    strcpy(dest, "12345abcd");
    printf("復(fù)制后的字符串: %s\n", dest);
    
    strcpy(dest, src);
    printf("復(fù)制后的字符串: %s\n", dest);
    
    for (int i=0; i<sizeof(dest); i++)
    {
        printf("dest[%d]:%x(%c)\n", i, dest[i], dest[i]);
    }
    
    //再測(cè)試一下char數(shù)組逐個(gè)賦值后的拷貝(確保src2當(dāng)做字符串時(shí)最后沒有‘\0')
    char src2[2];
    src2[0] = 'm';
    src2[1] = 'n';
    strcpy(dest, src2);
    printf("復(fù)制后的字符串: %s\n", dest);
    for (int i=0; i<sizeof(dest); i++)
    {
        printf("dest[%d]:%x(%c)\n", i, dest[i], dest[i]);
    }

    return 0;
 }

運(yùn)行結(jié)果如下：

可以看到：

拷貝src字符串時(shí)，"Hello"被正?？截悾竺嬉粋€(gè)’\0’也拷貝了，dest中剩下的則保持原樣
拷貝char src2[2]時(shí)，由于src2沒有自動(dòng)被賦予的’\0’字符串結(jié)尾符，在strcpy賦值時(shí)，就只是復(fù)制了2個(gè)char數(shù)據(jù)本身，所有在printf打印時(shí)，就和后面的數(shù)據(jù)一起打印出來了，直到遇到了’\0’字符。
另外有點(diǎn)特殊的是，dest原有的內(nèi)容，被整體向后移動(dòng)了。

2 strncpy

strncpy是 strcpy的安全版本，用于復(fù)制指定長(zhǎng)度的字符串。

2.1 函數(shù)原型

char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n);

將 src 的前 n 個(gè)字符復(fù)制到 dest，不自動(dòng)添加終止符 '\0'（除非 src 的長(zhǎng)度小于 n）。

參數(shù)：

dest：目標(biāo)字符串指針（需提前分配足夠空間）。
src：源字符串指針（必須以 '\0' 結(jié)尾）。
n：最多復(fù)制的字符數(shù)。

返回值：

返回目標(biāo)字符串的指針，也就是dest。

它會(huì)復(fù)制最多 n 個(gè)字符，能夠防止緩沖區(qū)溢出。

不過要注意，如果源字符串的長(zhǎng)度超過 n，dest 數(shù)組將不會(huì)以空字符結(jié)尾。

2.2 使用示例

// gcc strncpy1.c -o strncpy1
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() 
{
    char src[] = "Hello";
    char dest[10] = {0}; // 確保目標(biāo)數(shù)組足夠大

    int destSize = sizeof(dest);
    strncpy(dest, src, destSize-1); //最多只能復(fù)制destSize-1, 因?yàn)橐由辖Y(jié)尾符
    dest[destSize] = '\0'; //手動(dòng)加上結(jié)尾符
    printf("復(fù)制后的字符串: %s\n", dest);
    
    for (int i=0; i<sizeof(dest); i++)
    {
        printf("dest[%d]:%x(%c)\n", i, dest[i], dest[i]);
    }

    return 0;
 }

運(yùn)行結(jié)果如下：

關(guān)鍵注意事項(xiàng)

是否自動(dòng)添加終止符：

如果 src 的長(zhǎng)度小于 n，strncpy 會(huì)在復(fù)制完 src 后，在 dest 中填充 '\0' 直到 n 個(gè)字符。
如果 src 的長(zhǎng)度 大于等于 n，dest 不會(huì)自動(dòng)添加終止符，此時(shí)需要手動(dòng)添加 dest[n-1] = '\0'，否則可能導(dǎo)致字符串處理異常。

避免緩沖區(qū)溢出

n 應(yīng)不超過 dest 的大?。òńK止符空間）。

例如：char dest[5]; strncpy(dest, src, 5); 可能導(dǎo)致溢出（因?yàn)?dest 的有效空間只有 4 個(gè)字符 + 1 個(gè)終止符）

2.3 拷貝越界被截?cái)嗟那闆r舉例

// gcc strncpy2.c -o strncpy2
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() 
{
    char src[] = "Hello, World"; //原字符串11個(gè)字符，再加上結(jié)尾'\0'則占12個(gè)字符
    char dest[10] = {0}; //目標(biāo)存儲(chǔ)空間只有10個(gè)
    char other[10] = {0}; //隨后再定一個(gè)10個(gè)大小的other來驗(yàn)證是否被越界拷貝了

    int destSize = sizeof(dest);
    strncpy(dest, src, destSize-1);
    dest[destSize] = '\0';
    printf("復(fù)制后的字符串: %s\n", dest);
    
    printf("dest addr:%p\n", dest);
    for (int i=0; i<sizeof(dest); i++)
    {
        printf("dest[%d]:%x(%c)\n", i, dest[i], dest[i]);
    }
    
    printf("other addr:%p\n", other);
    size_t bytes = (char*)other - (char*)dest;
    printf("other (other-dest):%zu\n", bytes);
    for (int i=0; i<sizeof(other); i++)
    {
        printf("other[%d]:%x(%c)\n", i, other[i], other[i]);
    }

    return 0;
 }

運(yùn)行結(jié)果如下：

可以看到，使用strnpy，通過指定拷貝的長(zhǎng)度：

數(shù)據(jù)如果超出長(zhǎng)度，則被截?cái)啵⑶矣薪Y(jié)尾符
確保了其它數(shù)據(jù)不被越界訪問

2.4 不規(guī)范的使用舉例

// gcc strncpy3.c -o strncpy3
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() 
{
    char src[] = "Hello";
    char dest[10] = {0}; //拷貝的目標(biāo)位置
    char other[10] = "xy"; //隨后一個(gè)位置用于測(cè)試
    printf("other[0]: %c\n", other[0]);
    
    printf("dest addr:%p\n", dest);
    printf("other addr:%p\n", other);
    size_t bytes = (char*)other - (char*)dest;
    printf("other (other-dest):%zu\n", bytes); //確認(rèn)other就是在dest之后

    int destSize = sizeof(dest);
    //不規(guī)范1：這里的原字符串長(zhǎng)度大于destSize，并且沒有手動(dòng)添加字'\0'結(jié)尾符
    strncpy(dest, "12345abcdefg", destSize);
    printf("復(fù)制后的字符串: %s\n", dest); //dest與后面的other連成一個(gè)字符串了！
    printf("other[0]: %c\n", other[0]); //由于strncpy拷貝了destSize，后面的other沒有影響
    
    //不規(guī)范2：這次拷貝的字符串長(zhǎng)度小于destSize, 并且沒有手動(dòng)添加字'\0'結(jié)尾符
    strncpy(dest, src, 5);
    printf("復(fù)制后的字符串: %s\n", dest);
    
    for (int i=0; i<sizeof(dest); i++)
    {
        printf("dest[%d]:%x(%c)\n", i, dest[i], dest[i]);
    }
    
    int srcSize = sizeof(src); //注意src的sizeof是包含了之后的'\0'結(jié)尾符的，所以是6
    int srcLen = strlen(src); 
    printf("srcSize:%d, srcLen:%d\n", srcSize, srcLen);
    strncpy(dest, src, srcSize);
    printf("復(fù)制后的字符串: %s\n", dest);
    
    for (int i=0; i<sizeof(dest); i++)
    {
        printf("dest[%d]:%x(%c)\n", i, dest[i], dest[i]);
    }

    return 0;
 }

運(yùn)行結(jié)果如下：

strncpy的安全性只是在于拷貝的長(zhǎng)度可控，避免越界訪問。

但當(dāng)要拷貝的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度大于目標(biāo)空間時(shí)，數(shù)據(jù)被截?cái)?，但沒有提示，如果直接使用截?cái)嗟淖址?，也?huì)出現(xiàn)意想不到的的問題。

3 strlcpy

strlcpy是一個(gè)更安全的字符串復(fù)制函數(shù)，并可以返回實(shí)際拷貝的長(zhǎng)度。

不過需要注意的是，strlcpy 并非標(biāo)準(zhǔn) C 庫函數(shù)，而是在 BSD 系統(tǒng)（如 macOS）中存在，

Linux 系統(tǒng)需要通過 #include <bsd/string.h> 引入，并額外鏈接 libbsd，另外也要安裝一下這個(gè)庫：

sudo apt-get install libbsd-dev

3.1 函數(shù)原型

size_t strlcpy(char *dest, const char *src, size_t size);

將 src 的內(nèi)容復(fù)制到 dest，確保 dest 以 '\0' 結(jié)尾，并返回 src 的原始長(zhǎng)度（不包含終止符）。

參數(shù)：

dest：目標(biāo)字符串指針（需提前分配空間）。
src：源字符串指針（必須以 '\0' 結(jié)尾）。
size：dest 的最大容量（包括終止符 '\0'）。

返回值：

src 的實(shí)際長(zhǎng)度（不包含 '\0'）。若返回值 ≥ size，說明復(fù)制時(shí)發(fā)生了截?cái)唷?/li>

3.2 使用示例

// gcc strlcpy.c -o strlcpy -lbsd
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <bsd/string.h>  // Linux需要顯式包含

int main() 
{
    char src[] = "Hello, World";
    char dest[10] = {0}; 
    char other[10] = {0};

    size_t len = strlcpy(dest, src, sizeof(dest));
    printf("strlcpy ret:%zu\n", len);
    if (len > sizeof(dest))
    {
        printf("copy oversize!\n");
    }
    printf("復(fù)制后的字符串: %s\n", dest);
    
    printf("dest addr:%p\n", dest);
    for (int i=0; i<sizeof(dest); i++)
    {
        printf("dest[%d]:%x(%c)\n", i, dest[i], dest[i]);
    }
    
    printf("other addr:%p\n", other);
    size_t bytes = (char*)other - (char*)dest;
    printf("other (other-dest):%zu\n", bytes);
    for (int i=0; i<sizeof(other); i++)
    {
        printf("other[%d]:%x(%c)\n", i, other[i], other[i]);
    }

    return 0;
 }

運(yùn)行結(jié)果：

strlcpy的特性

自動(dòng)處理終止符

strlcpy 會(huì)確保 dest 以 '\0' 結(jié)尾，即使 src 被截?cái)唷?/li>
最多復(fù)制 size - 1 個(gè)字符到 dest，并在末尾添加 '\0'。

安全避免溢出

無論 src 多長(zhǎng)，dest 都不會(huì)溢出。
若 src 長(zhǎng)度 ≥ size，函數(shù)會(huì)截?cái)?src，僅復(fù)制 size - 1 個(gè)字符。

返回值的用途

返回src的實(shí)際長(zhǎng)度，可用于檢測(cè)截?cái)嗲闆r：

if (strlcpy(dest, src, size) >= size) {
    printf("警告：源字符串被截?cái)啵n");
}

4 上述3種函數(shù)對(duì)比

函數(shù)	是否自動(dòng)添加終止符	溢出風(fēng)險(xiǎn)	截?cái)嗵幚?/th>
`strcpy`	?	?	不截?cái)?，可能溢?/td>
`strncpy`	?	?	截?cái)嗟谎a(bǔ)終止符
`strlcpy`	?	?	截?cái)嗖⒀a(bǔ)終止符

strcpy使用簡(jiǎn)單，在數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不確定的情況下使用會(huì)有風(fēng)險(xiǎn)
strnpy指定了拷貝長(zhǎng)度嗎，但仍有數(shù)據(jù)被截?cái)嗟娘L(fēng)險(xiǎn)
strlcpy可以通過返回值檢測(cè)是否被截?cái)啵枰~外庫的支持

5 自定義strlcpy

基于上述分析，可以對(duì)strnpy進(jìn)行自定義封裝改造，實(shí)現(xiàn)類似strlcpy，這樣也不需要額外庫的支持。

5.1 對(duì)strnpy進(jìn)行封裝實(shí)現(xiàn)自定義檢查

int my_strlcpy(char *dst, const char *src, size_t dstSize) 
{
    size_t srcLen = strlen(src);
    
    if (NULL == dst || NULL == src || 0 == dstSize)
    {
        return -1; //參數(shù)錯(cuò)誤
    }
    
    size_t maxCopyLen = dstSize - 1;
    strnpy(dst, src, maxCopyLen);
    dst[len] = '\0';
    
    if (srclen > maxCopyLen)
    {
        printf("%d > %d, copy oversize! only copy:%s\n", srclen, maxCopyLen, dst);
        return -2; //數(shù)據(jù)被截?cái)?
    }
    
    retun 0; //正?？截?
}

5.2 測(cè)試驗(yàn)證

// gcc my_strlcpy.c -o my_strlcpy
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int my_strlcpy(char *dst, const char *src, size_t dstSize) 
{
    size_t srcLen = strlen(src);
    
    if (NULL == dst || NULL == src || 0 == dstSize)
    {
        return -1; //參數(shù)錯(cuò)誤
    }
    
    size_t maxCopyLen = dstSize - 1;
    strncpy(dst, src, maxCopyLen);
    dst[maxCopyLen] = '\0';
    
    if (srcLen > maxCopyLen)
    {
        printf("%zu > %zu, copy oversize! only copy:%s\n", srcLen, maxCopyLen, dst);
        return -2; //數(shù)據(jù)被截?cái)?
    }
    
    return 0; //正?？截?
}

int main() 
{
    char src[] = "Hello, World";
    char dest[10] = {0}; 
    char other[10] = {0};

    int ret = my_strlcpy(dest, src, sizeof(dest));
    if (ret)
    {
        printf("err! my_strlcpy ret:%d\n", ret);
    }
    printf("復(fù)制后的字符串: %s\n", dest);
    
    printf("dest addr:%p\n", dest);
    for (int i=0; i<sizeof(dest); i++)
    {
        printf("dest[%d]:%x(%c)\n", i, dest[i], dest[i]);
    }
    
    printf("other addr:%p\n", other);
    size_t bytes = (char*)other - (char*)dest;
    printf("other (other-dest):%zu\n", bytes);
    for (int i=0; i<sizeof(other); i++)
    {
        printf("other[%d]:%x(%c)\n", i, other[i], other[i]);
    }

    return 0;
 }

運(yùn)行結(jié)果:

6 總結(jié)

本篇介紹了C語言中如何安全的進(jìn)行字符串拷貝，首先測(cè)試了在使用strcpy、strncpy、strlcpy進(jìn)行字符串拷貝時(shí)可能遇到的問題，然后對(duì)比這兩種方式的基礎(chǔ)差別，最后通過自定義封裝strncpy來實(shí)現(xiàn)安全拷貝字符串的功能。

以上就是C語言安全的進(jìn)行字符串拷貝的幾種方法的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C語言進(jìn)行字符串拷貝的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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