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C语言中的字符数组

carrayscharacter
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当我们将字符数组定义为'char name [10]'时，这表示数组'name'可以容纳长度为十个字符的字符串。但在下面所示的程序中，数组名称可以容纳超过十个字符。这是如何可能的呢？

//print the name of a person.  
char name[10];  
scanf("%s",name);  
printf("%s",name);

如果我输入的名字长度超过十个字符，即使没有运行时错误，程序也会打印出我输入的所有字符。

如果我输入二十个或更多字符的名称，则程序将终止。

注意：我正在Ubuntu9.04上使用gcc编译器运行程序。

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这被称为溢出。 - Praveen S
编译器和环境都没问题，问题出在代码上。未定义的行为是因为您没有遵守所声明的内容（char a [10]）以及输入到存储10个字符的桶（内存）中，其中包括尾随的'\0'。 - Praveen S
1
http://en.wikipedia.org/wiki/Buffer_overflow - David Z
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这是一个对于名为stackoverflow的网站来说非常好的问题。C语言非常像人类，它可以承受压力，但结果总是给程序员带来更多的压力。并且要随时准备一份valgrind的副本。 - Fanatic23
谢谢Arpan。我肯定会参考它。 - Mohit
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并确保如果答案对您有用，请打上绿色勾号：-) - eruciform
9个回答
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因为scanf不知道数组的长度。变量"name"不是类型"array"而是类型"pointer"(或者"address")。它说，从这里开始写，一直写到你完成为止。你可能会幸运地在栈上有其他不太重要的东西被覆盖，但最终，scanf会不断地写入和覆盖一些致命的东西，然后你会得到一个段错误。这就是为什么你必须始终传递数组的大小。
这就像给一个盲人一支铅笔，让他从这里开始写，却看不见纸张的结尾。他们最终会在桌子上写字并损坏某些东西。(注意:这不是针对盲人的攻击，这只是个比喻。)
在上述情况下，我强烈建议使用fgets()从stdin中获取特定数量的内容，然后使用sscanf()从该行中提取任何信息，并根据需要将其放入单独的变量中。Scanf()和fscanf()是邪恶的，我从未发现过它们能解决fgets()+sscanf()不能更安全地解决的问题。
char line[1024]; /* arbitrary size */
if( fgets( line, 1024, stdin ) != NULL )
{
  fprintf( stdout, "Got line: %s", line );
}

或者对于超出字符串的内容：

# cat foo.c
  #include <stdio.h>
  int main( int argc, char **argv )
  {
    int i;
    char line[1024];
    while( fgets( line, 1024, stdin ) != NULL )
    {
      if( sscanf( line, "%d", &i ) == 1 )
      { /* 1 is the number of variables filled successfully */
        fprintf( stdout, "you typed a number: %d\n", i );
      }
    }
  }
# gcc foo.c -o foo
# ./foo
  bar
  2
  you typed a number: 2
  33
  you typed a number: 33
  <CTRL-D>
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使用一个大小为10的字符数组在C语言中表示一个字符串，你只能使用9个字符和一个空字符。如果使用超过9个字符（加上1个终止符），那么就会出现未定义行为。

你只是在覆盖不应该被覆盖的内存。无论是段错误还是按照你的期望工作，都是随机的。

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scanf允许使用最大宽度说明符，例如

scanf("%9s", name);

这将读取最多9个字符并添加一个终止的NUL字符，总共10个字符。
如果您不限制scanf可以读取的字符数会发生什么？那么您的字符串就会覆盖其他东西。在这种情况下，我猜您的缓冲区位于堆栈上，因此您会覆盖堆栈上的某些内容。堆栈保存本地变量、返回地址（指向调用此函数的函数）和函数参数。现在，恶意用户可以使用任意代码填充该缓冲区，并使用该代码的地址覆盖返回地址（有许多此类攻击的变体）。恶意用户可以通过该程序执行任意代码。
帮了很大的忙。我不知道%9s这个东西。感谢提供信息。 - Mohit
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欢迎来到C世界...

  • C语言不会执行数组边界检查；
  • 数组的名称只是指向数组第一个元素的指针；
  • scanf（如Mohit示例程序中使用的）不能处理目标缓冲区大小限制；
  • 如果指针值错误，您可以在内存中任意写入，并且应该预期不可预测的行为，如果幸运的话，会出现分段错误。
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scanf确实处理缓冲区大小限制；您只需要告诉它限制是什么... - R.. GitHub STOP HELPING ICE
@R..: 多么龟毛啊！显然我指的是在 Mohit 程序中使用的 scanf 。让我编辑一下帖子，否则又有人要决定再次给它点踩了… - Vanni Totaro
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C语言没有对数组长度进行检查。它允许您溢出数组。

在您的情况下，数组后面恰好有可写内存，因此如果您稍微溢出一点，就不会崩溃（尽管谁知道您是否正在破坏数据）。

尝试运行此代码，并查看当您输入超过10个字符时会发生什么。

char name[10];
char name2[10];  
scanf("%s",name);  
printf("%s",name);  
printf("%s",name2);

同时，名称数组最多可以容纳9个字符，第10个字符必须是终止空字符'\0'

当我输入超过十个字符的名称时，这会创建一个堆栈崩溃。之前，当我输入二十个字符后，我也收到了相同的“堆栈崩溃”消息。您能否请更清楚地解释一下？ - Mohit
@Mohit，你需要明白，你不能在字符串name、name2等中添加超过9个字符。它们被声明为最大长度为9的字符串。否则会导致损坏。有时会立即崩溃。有时会覆盖相邻的内存位置。但当新的内存请求到达时，相邻的内存可能会被分配。因此它会破坏初始内存。 - Praveen S
显然，name和name2在内存中并不相邻。猜测它们会相邻只是一种猜测，没有保证它会起作用。 - shf301
您的name和name2被颠倒了。 - ninjalj
@junjalj - 这取决于编译器选择如何布局字段，但是这可能可行。 - shf301
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这怎么可能呢？
该数组在堆栈上分配。在其后可能有空白空间或数据，这些数据不太重要（例如，在调用者中实际未使用的被调用者保存的寄存器）。最终，如果您输入的名称足够长，则会覆盖某些重要内容。包括在某些编译器下，返回地址！
在valgrind下运行程序将立即检测到溢出错误。
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您的代码引发了未定义行为。 永远不要使用 scanf()来读取字符串，应改用fgets()。

scanf() 和 gets() 都存在内存溢出的问题。您可以轻松地读入比char[]更多的字符。

在scanf中，你可以使用宽度说明符（例如，在这种情况下为"%9s"）限制读取的字符。但是，如果我没记错的话。 - Matteo Italia
有关scanf的错误信息是不正确的，因为它具有完全可用的字段宽度说明符。 - R.. GitHub STOP HELPING ICE
@R..：使用scanf确实可以避免缓冲区溢出，但完全避免使用scanf仍然更简单，并且这样做可以避免其他scanf问题。 - jamesdlin
@R：抱歉，我删除了我的评论。 :-) - Prasoon Saurav
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你正在利用未定义的行为，因此任何事情都可能发生 - 程序可能会崩溃、继续正常运行或开始做一些奇怪的事情。

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当你声明 char c[10] 时，你为该变量分配了10个字节。然而，你的程序可能也“拥有”后续的字节，这就是为什么你可能不会得到一个段错误。但是你会遇到很多其他问题，你会希望得到一个段错误。
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