C strncat_s 函数

最后修改：2025 年 4 月 8 日

字符串操作在 C 编程中至关重要，而 strncat_s 是安全字符串连接的关键函数。本教程将深入介绍 strncat_s，包括其语法、用法以及相对于不安全替代品的优势。我们将探讨实际示例，并讨论安全函数在现代 C 编程中的重要性。理解 strncat_s 有助于防止缓冲区溢出，同时保持程序的安全性。

什么是 strncat_s？

strncat_s 函数安全地将一个字符串的一部分连接到另一个字符串。它在 string.h 中声明，并接受四个参数：目标缓冲区、其大小、源字符串以及要追加的最大字符数。与 strcat 不同，它执行边界检查以防止缓冲区溢出。此函数是 C11 附录 K 边界检查接口的一部分。

为什么使用 strncat_s 而不是 strcat？

strcat 不安全，因为它不检查目标缓冲区大小，可能导致缓冲区溢出。strncat_s 通过要求目标大小参数增加了关键的安全检查。它还确保结果的正确空终止。这些功能使 strncat_s 成为安全编程的必备项。在新代码中应始终优先使用它而不是 strcat。

strncat_s 的基本用法

此示例演示了使用 strncat_s 进行基本字符串连接。

#define __STDC_WANT_LIB_EXT1__ 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char dest[20] = "Hello";
    const char *src = ", World!";
    
    // Safe concatenation with bounds checking
    errno_t result = strncat_s(dest, sizeof(dest), src, 5);

    if (result == 0) {
        printf("Concatenated string: %s\n", dest);
    } else {
        printf("Error occurred during concatenation\n");
    }

    return 0;
}

在这里，strncat_s 将 src 中的最多 5 个字符追加到 dest。函数会检查 dest 是否有足够的剩余空间。成功时返回零，失败时返回非零。此示例显示了检查返回值以处理错误的基准模式。

连接整个源字符串

此示例展示了使用整个源字符串长度进行连接。

#define __STDC_WANT_LIB_EXT1__ 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char dest[30] = "Programming in ";
    const char *src = "C is powerful";
    
    // Concatenate entire source string safely
    errno_t result = strncat_s(dest, sizeof(dest), src, strlen(src));

    if (result == 0) {
        printf("Complete string: %s\n", dest);
    } else {
        printf("Concatenation failed: buffer too small\n");
    }

    return 0;
}

此代码通过指定 strlen(src) 的长度来连接整个源字符串。目标缓冲区足够大以容纳结果。函数仍然执行边界检查以确保安全。strncat_s 如果空间允许，会自动添加空终止符。

处理缓冲区溢出场景

此示例演示了 strncat_s 如何处理缓冲区溢出。

#define __STDC_WANT_LIB_EXT1__ 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char dest[10] = "Test";
    const char *src = "This is too long";
    
    // Attempt concatenation that will overflow
    errno_t result = strncat_s(dest, sizeof(dest), src, strlen(src));

    if (result != 0) {
        printf("Error %d: Buffer overflow prevented\n", result);
    } else {
        printf("Unexpected success - buffer should be too small\n");
    }

    return 0;
}

在这里，strncat_s 检测到目标缓冲区太小并返回错误代码。这可以防止可能导致程序崩溃或被利用的缓冲区溢出漏洞。函数会安全地失败，而不是继续执行可能危险的操作。请务必检查返回值。

部分字符串连接

此示例展示了如何只连接源字符串的一部分。

#define __STDC_WANT_LIB_EXT1__ 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char dest[20] = "Selected: ";
    const char *src = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
    
    // Concatenate only first 5 characters
    errno_t result = strncat_s(dest, sizeof(dest), src, 5);

    if (result == 0) {
        printf("Result: %s\n", dest);
    } else {
        printf("Concatenation failed\n");
    }

    return 0;
}

代码仅追加源字符串的前 5 个字符。count 参数限制了复制的字符数，无论源字符串的长度如何。当您需要在连接时提取子字符串时，这很有用。目标缓冲区仍然必须有足够的空间来容纳选定的字符以及空终止符。

连接多个字符串

此示例演示了安全地连接多个字符串。

#define __STDC_WANT_LIB_EXT1__ 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main() {
    char dest[50] = "Components: ";
    const char *parts[] = {"CPU", "RAM", "SSD", "GPU"};
    
    // Safely concatenate multiple strings
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        errno_t result = strncat_s(dest, sizeof(dest), parts[i], strlen(parts[i]));
        if (result != 0) {
            printf("Stopped: buffer full at component %d\n", i);
            break;
        }
        if (i < 3) {
            strncat_s(dest, sizeof(dest), ", ", 2);
        }
    }

    printf("Final string: %s\n", dest);
    return 0;
}

此代码使用分隔符安全地将字符串从多个组件构建起来。每次连接都会检查可用空间。如果缓冲区过早填满，循环将中断。当从多个源构建字符串时，这种模式很常见。在这些情况下，请务必保持正确的缓冲区大小计算。

使用 strncat_s 的最佳实践

• 始终检查返回值：发生错误时妥善处理。
• 正确确定目标缓冲区大小：包括空终止符的空间。
• 优先使用 sizeof 数组：对于数组目标，请使用 sizeof(dest)。
• 初始化目标字符串：在使用前确保目标已正确空终止。
• 考虑平台可用性：并非所有实现都支持 Annex K 函数。

来源

C strncat_s 文档

本教程探讨了 strncat_s 函数，从基本用法到高级场景。虽然它比 strcat 更冗长，但其安全性使其成为健壮 C 编程的必备项。在现代 C 代码中，请始终优先使用经过边界检查的字符串操作。

作者

我叫 Jan Bodnar，是一名敬业的程序员，对编码充满热情。自 2007 年以来，我通过 1,400 多篇文章和 8 本电子书分享我的专业知识。凭借十多年的教学经验，我致力于让编程变得平易近人且引人入胜。

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