C strncpy_s 函数
最后修改：2025 年 4 月 8 日
字符串操作在 C 编程中是基础性的，而 strncpy_s 是安全字符串复制的关键函数。本教程将深入介绍 strncpy_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，并讨论何时使用此更安全的函数。理解 strncpy_s 有助于防止缓冲区溢出和其他常见的字符串相关漏洞。
什么是 strncpy_s？
strncpy_s 函数是 strncpy 的边界检查版本，它将最多指定数量的字符从源复制到目标。它是 C11 的 Annex K 边界检查接口的一部分，并提供运行时约束检查。与 strcpy 或 strncpy 不同，如果目标缓冲区太小，它会返回错误。这使得它对于必须防止缓冲区溢出的安全关键应用程序更安全。
基本的 strncpy_s 用法
此示例演示了使用 strncpy_s 进行基本的字符串复制。
#define __STDC_WANT_LIB_EXT1__ 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
char src[] = "Hello, World!";
char dest[20];
// Safe copy with bounds checking
errno_t result = strncpy_s(dest, sizeof(dest), src, sizeof(src));
if (result != 0) {
printf("Error: %d\n", result);
return 1;
}
printf("Source: %s\n", src);
printf("Destination: %s\n", dest);
return 0;
}
在此，strncpy_s 在进行边界检查的情况下将 src 的内容复制到 dest。该函数检查 dest 是否有足够的空间。如果成功，它返回 0；否则，它返回一个非零错误码。这可以防止使用 strcpy 或 strncpy 时可能发生的缓冲区溢出。始终检查返回值以处理错误条件。
处理小型目标缓冲区
此示例显示了 strncpy_s 如何处理目标缓冲区太小的情况。
#define __STDC_WANT_LIB_EXT1__ 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
char src[] = "This string is too long";
char dest[10];
// Attempt to copy with insufficient space
errno_t result = strncpy_s(dest, sizeof(dest), src, sizeof(src));
if (result != 0) {
printf("Error detected: %d\n", result);
printf("Destination buffer is too small\n");
return 1;
}
printf("Copied successfully: %s\n", dest);
return 0;
}
此代码演示了 strncpy_s 的安全功能。目标缓冲区对于源字符串来说太小，因此函数返回一个错误码。在错误发生时，目标缓冲区保持不变，从而防止了潜在的缓冲区溢出。这种行为与 strncpy 不同，后者会在没有警告的情况下截断。始终妥善处理错误条件。
部分字符串复制
此示例显示了如何使用 strncpy_s 只复制字符串的一部分。
#define __STDC_WANT_LIB_EXT1__ 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
char src[] = "Programming in C";
char dest[20];
// Copy only first 11 characters
errno_t result = strncpy_s(dest, sizeof(dest), src, 11);
if (result != 0) {
printf("Error: %d\n", result);
return 1;
}
printf("Partial copy: %s\n", dest);
return 0;
}
在这里，strncpy_s 只从源字符串复制前 11 个字符。该函数确保目标缓冲区足够大以容纳指定的字符数。与 strncpy 不同，它保证了目标字符串的空终止。这使得结果始终是一个有效的字符串。count 参数指定了要复制的最大字符数。
使用动态分配进行复制
此示例演示了将 strncpy_s 与动态分配的内存一起使用。
#define __STDC_WANT_LIB_EXT1__ 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
char src[] = "Dynamic memory example";
size_t len = strlen(src) + 1;
char *dest = malloc(len);
if (dest == NULL) {
printf("Memory allocation failed\n");
return 1;
}
// Safe copy to dynamically allocated buffer
errno_t result = strncpy_s(dest, len, src, len);
if (result != 0) {
printf("Error: %d\n", result);
free(dest);
return 1;
}
printf("Copied: %s\n", dest);
free(dest);
return 0;
}
此示例展示了带有动态分配缓冲区的 strncpy_s。缓冲区大小的计算足以精确容纳源字符串（包括空终止符）。该函数验证复制操作是否在边界内。始终在完成动态分配的内存后释放它。当处理编译时长度未知的字符串时，此模式很有用。
零长度复制和边缘情况
此示例探讨了 strncpy_s 的边缘情况，包括零长度复制。
#define __STDC_WANT_LIB_EXT1__ 1
#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main() {
char src[] = "Edge case testing";
char dest[20] = {0};
// Case 1: Zero-length copy
errno_t result = strncpy_s(dest, sizeof(dest), src, 0);
printf("Zero-length result: %d\n", result);
// Case 2: Destination size zero
result = strncpy_s(dest, 0, src, sizeof(src));
printf("Zero-dest-size result: %d\n", result);
// Case 3: NULL pointers
result = strncpy_s(NULL, sizeof(dest), src, sizeof(src));
printf("NULL dest result: %d\n", result);
return 0;
}
此代码测试了 strncpy_s 的各种边缘情况。对于零长度目标或 NULL 指针等无效操作，该函数会返回非零值。这些检查有助于及早发现编程错误。处理字符串操作时，始终测试边缘情况。与传统字符串函数不同，这些情况下的行为定义明确。
使用 strncpy_s 的最佳实践
- 始终检查返回值：妥善处理错误以防止静默失败。
- 确保正确空终止：与 strncpy 不同，当空间允许时，strncpy_s 可保证这一点。
- 使用正确的缓冲区大小：在计算中包含空终止符的空间。
- 优先使用安全函数：在安全敏感的代码中，请使用 strncpy_s 而不是 strcpy 或 strncpy。
- 初始化目标缓冲区：有助于在发生错误时进行调试。
来源
本教程从基本用法到高级注意事项，全面探讨了 strncpy_s 函数。虽然比传统的字符串函数更冗长，但其安全功能对于安全编程至关重要。在处理不受信任的输入或安全关键代码时，始终优先使用边界检查函数。
作者
列表 C 标准库。