C语言字符串格式化函数详解

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于 2022-02-17 11:50:42 首次发布

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本文介绍了C语言中的sprintf和snprintf函数，强调了sprintf的安全隐患，如缓冲区溢出，并推荐使用snprintf以确保安全性。文章还提到了strncpy、strncat和snprintf的区别，指出strncpy和strncat可能导致缓冲区未正确填充，而snprintf在缓冲区不足时会自动截断并返回所需长度。

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C语言字符串格式化函数详解

C语言字符串格式化函数详解

一、sprintf 与 snprintf 对比

1.1 sprintf

int sprintf(char *str, const char *format, ...);

特点：

不检查缓冲区大小
可能导致缓冲区溢出
返回写入的字符数（不包含结束符）

示例：

char buf[10];
int num = 12345;
sprintf(buf, "数字是：%d", num);  // 危险！可能溢出

1.2 snprintf

int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);

特点：

指定缓冲区大小
自动截断超长字符串
总是添加字符串结束符
返回需要的缓冲区长度

示例：

char buf[10];
int num = 12345;
snprintf(buf, sizeof(buf), "数字是：%d", num);  // 安全

二、字符串拷贝函数对比

2.1 strncpy

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

特点：

不保证目标字符串有结束符
如果源字符串小于n，填充0
不检查目标缓冲区实际大小

2.2 strncat

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

特点：

总是添加结束符
最多拷贝n个字符
可能写入n+1个字符（包括结束符）

三、安全使用实践

3.1 格式化字符串

// 不安全的写法
char buf[50];
int id = 100;
sprintf(buf, "ID=%d", id);

// 安全的写法
char buf[50];
int id = 100;
snprintf(buf, sizeof(buf), "ID=%d", id);

3.2 字符串拼接

// 推荐写法
char result[100];
const char *str1 = "Hello";
const char *str2 = "World";

snprintf(result, sizeof(result), "%s %s", str1, str2);

四、常见错误和防范

4.1 缓冲区溢出

// 错误示例
char small_buf[5];
sprintf(small_buf, "这个字符串太长了");  // 溢出！

// 正确做法
char buf[32];
snprintf(buf, sizeof(buf), "这个字符串太长了");

4.2 格式化字符串漏洞

// 危险的写法
char user_input[100];
sprintf(buf, user_input);  // 可能被注入格式化字符串

// 安全的写法
snprintf(buf, sizeof(buf), "%s", user_input);

五、最佳实践

始终使用 snprintf 替代 sprintf

#define SAFE_SPRINTF(buf, ...) \
    snprintf(buf, sizeof(buf), __VA_ARGS__)

检查返回值

char buf[10];
int needed = snprintf(buf, sizeof(buf), "很长的字符串");
if (needed >= sizeof(buf)) {
    // 处理截断情况
}

字符串长度限制

#define MAX_STR_LEN 100
char buf[MAX_STR_LEN];
snprintf(buf, MAX_STR_LEN, "%.50s", user_input);  // 限制输入长度

六、性能考虑

snprintf 比 sprintf 略慢
对于确定安全的场景，可以使用 sprintf
关键代码段可以考虑使用 sprintf 优化性能