C语言面试高频题——strcat、strncat、strcmp、strcpy 哪些函数会导致内存溢出？

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1. 函数功能与内存溢出风险

(1) strcat

• 功能：将源字符串追加到目标字符串的末尾。

• 原型：

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

• 内存溢出风险：

  • strcat 不会检查目标缓冲区的大小，直接将源字符串追加到目标字符串后。
  • 如果目标缓冲区不足以容纳追加的结果，会导致内存溢出。

• 示例：

  char dest[10] = "Hello";
  strcat(dest, " World!"); // 内存溢出：目标缓冲区不足
  

改进方法：

• 使用更安全的函数 strncat，并明确指定最大追加长度。

  strncat(dest, " World!", sizeof(dest) - strlen(dest) - 1);
  

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(2) strncat

• 功能：将源字符串的前 n 个字符追加到目标字符串的末尾。

• 原型：

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

• 内存溢出风险：

  • 如果 n 的值过大，仍可能导致目标缓冲区溢出。
  • 需要确保 n 不超过目标缓冲区剩余空间。

• 示例：

  char dest[10] = "Hello";
  strncat(dest, " World!", 10); // 内存溢出：目标缓冲区不足
  

改进方法：

• 手动计算目标缓冲区的剩余空间，避免超出范围。

  strncat(dest, " World!", sizeof(dest) - strlen(dest) - 1);
  

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(3) strcmp

• 功能：比较两个字符串的字典顺序。

• 原型：

  int strcmp(const char *s1, const char *s2);
  

• 内存溢出风险：

  • strcmp 本身不会导致内存溢出，因为它只是逐字符比较两个字符串。
  • 但如果传入的字符串未以 \0 结尾（即非法字符串），可能会引发未定义行为。

• 改进方法：

• 确保输入字符串是合法的以 \0 结尾的字符串。

  if (strcmp(str1, str2) == 0) {// 字符串相等
  }
  

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(4) strcpy

• 功能：将源字符串复制到目标字符串。

• 原型：

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

• 内存溢出风险：

  • strcpy 不会检查目标缓冲区的大小，直接将源字符串复制到目标缓冲区。
  • 如果目标缓冲区不足以容纳源字符串，会导致内存溢出。

• 示例：

  char dest[10];
  strcpy(dest, "This is a long string"); // 内存溢出：目标缓冲区不足
  

改进方法：

• 使用更安全的函数 strncpy，并明确指定最大复制长度。

  strncpy(dest, "This is a long string", sizeof(dest) - 1);
  dest[sizeof(dest) - 1] = '\0'; // 确保字符串以 \0 结尾
  

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2. 改进总结：如何避免内存溢出？

为了避免上述函数引发的内存溢出问题，可以采取以下措施：

(1) 使用更安全的替代函数

• strcat → strncat
• strcpy → strncpy

(2) 明确指定缓冲区大小

• 在调用 strncat 或 strncpy 时，始终明确指定目标缓冲区的大小。
• 示例：

  char dest[10];
  strncpy(dest, src, sizeof(dest) - 1);
  dest[sizeof(dest) - 1] = '\0'; // 确保字符串以 \0 结尾
  

(3) 使用现代安全函数

• 在支持 C11 或更高版本的编译器中，可以使用更安全的函数，如 strlcpy 和 strlcat（需安装扩展库）。
• 示例：

  strlcpy(dest, src, sizeof(dest)); // 自动截断并确保以 \0 结尾
  strlcat(dest, src, sizeof(dest)); // 自动截断并确保以 \0 结尾
  

(4) 检查输入数据

• 确保输入字符串是合法的以 \0 结尾的字符串。
• 对用户输入的数据进行验证和限制。

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3. 总结对比

函数	功能	是否可能导致内存溢出	改进方法
strcat	追加字符串	是	使用 strncat 并明确指定最大追加长度
strncat	追加前 n 个字符	是（如果 n 过大）	计算目标缓冲区剩余空间，避免超出范围
strcmp	比较字符串	否	确保输入字符串以 \0 结尾
strcpy	复制字符串	是	使用 strncpy 并明确指定最大复制长度

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4. 结论

• 易导致内存溢出的函数：strcat 和 strcpy。
• 改进方法：
  • 使用 strncat 和 strncpy，并明确指定缓冲区大小。
  • 使用现代安全函数（如 strlcpy 和 strlcat）。
  • 始终确保目标缓冲区足够大，并手动添加 \0 终止符。