字符串字面值和strcat

Question

我不确定为什么在这种情况下 strcat 对我有效：

char* foo="foo";

printf(strcat(foo,"bar"));

这段代码成功地为我打印了“foobar”。

然而，根据stackoverflow上早期的一篇讨论主题（链接在此：I just can't figure out strcat），它说，上述代码不应该工作，因为foo被声明为字符串字面值。相反，它需要被声明为缓冲区（一个预定大小的数组，以便它可以容纳我们试图连接的另一个字符串）。

在那种情况下，为什么上述程序对我来说能够成功运行呢？

- Neon Flash

---

没有失败的保证。 - Weather Vane

字符串字面量是不可变的。您无法修改它。任何尝试修改字符串字面量的操作都可能导致程序的未定义行为。当出现未定义行为时，您可能会得到预期或任何意外的结果。 - haccks

出于好奇，你在使用哪个编译器/平台？旧的编译器通常只是将字符串字面量留在可写内存中（这是符合标准的，尽管相当危险，因为修改它们仍然会导致“有趣”的结果），这可能解释了这种行为。对于没有内存保护的当前平台上的现代编译器也是如此。 - Matteo Italia

即使 foo 是可写的，也不能将其连接起来。考虑尝试连接到 char foo[] = "foo";。与 char foo[42] = "foo"; 不同，没有可用的内存。 - Weather Vane

@WeatherVane请仔细阅读问题。他正在链接到另一个讨论该主题的问题。因此，这不是本问题的主题。 - JHBonarius

Answer 1

这段代码会导致未定义行为，也就是说，你无法保证会发生什么（在此处失败）。

原因是字符串字面值是不可变的。这意味着它们是不可变的，任何尝试更改它们的操作都会导致未定义行为。

需要注意的是，由于未定义行为可能会在某些情况下正常工作（例如在您的系统中），所以可能会出现难以发现的逻辑错误。

---

PS：在这个实时演示中，我很幸运地遇到了一个分段错误。我说幸运是因为这个分段错误会让我调查和调试代码。

值得注意的是，GCC没有发出任何警告，而Clang的警告也不相关：

p

rog.c:7:8: warning: format string is not a string literal (potentially insecure) [-Wformat-security]
printf(strcat(foo,"bar"));
       ^~~~~~~~~~~~~~~~~
prog.c:7:8: note: treat the string as an argument to avoid this
printf(strcat(foo,"bar"));
       ^
       "%s", 
1 warning generated.

- gsamaras

---

这是因为你应该使用 char foo[255]="foo"; ;p - JHBonarius

现在的SO（Stack Overflow）变得这么严肃了吗？ ;p - JHBonarius

@JHBonarius 但那是在另一个问题中。所以这不是这个问题的话题。;p - Weather Vane

Answer 2

字符串文字是不可变的，意味着编译器会假定您不会对它们进行更改，而不是您尝试修改时一定会出错。在法律术语中，这是"未定义的行为"，因此任何事情都可能发生，并且就标准而言，这是可以的。

现代平台和现代编译器提供了额外的保护：在具有内存保护的平台上，字符串表通常放置在只读内存区域中，因此修改它将导致运行时错误。

然而，您可能会使用不提供任何运行时强制检查的编译器，这是因为您正在为没有内存保护的平台编译（例如，80386之前的x86，因此DOS的任何C编译器（如Turbo C），大多数微控制器在RAM而非闪存上操作时...），或者使用旧版编译器，其默认情况下不利用此硬件功能以与旧版本兼容（旧版VC++长时间以来），或者使用显式启用此选项的现代编译器，再次与旧代码兼容（例如，gcc使用-fwritable-strings）。在所有这些情况下，您通常不会收到任何运行时错误。

最后，还有一个特别棘手的情况：现代优化器积极利用未定义行为，即它们假设这种情况永远不会发生，并相应地修改代码。并非不可能某些特别聪明的编译器可以生成代码，只需放弃这样的写入，因为在这种情况下它可以合法地执行任何喜欢的操作。

这可以在一些简单的代码中看到，比如：

int foo() {
    char *bar = "bar";
    *bar = 'a';
    if(*bar=='b') return 1;
    return 0;
}

这里启用了优化：

• VC++认为写操作仅用于紧随其后的条件，因此它将整个过程简化为return 0；没有内存写入，没有段错误，它“似乎工作正常”（https://godbolt.org/g/cKqYU1）；
• gcc 4.1.2“知道”文字不会改变；写操作是多余的，因此被优化掉了（因此没有段错误），整个过程变成了return 1（https://godbolt.org/g/ejbqDm）；
• 任何更现代的gcc都选择了一条更分裂的路线：写操作不会被省略（因此使用默认链接器选项会导致段错误），但如果它成功了（例如，如果您手动调整了内存保护），您会得到一个return 1（https://godbolt.org/g/rnUDYr）- 因此，内存已经被修改，但是随后执行的代码认为它没有被修改；这在AVR上尤其严重，因为那里没有内存保护，写操作成功。
• clang 基本上与gcc相同。

长话短说：不要试图碰运气，小心谨慎。始终将字符串文字分配给const char *（而不是普通的char *），并让类型系统帮助您避免此类问题。

- Matteo Italia