为什么printf打印了一个非空终止的字符串？

Question

C编程书上说，要使用printf打印字符串，它必须以空字符结尾。但是，即使字符串没有以空字符结尾，下面的程序仍然能够打印出该字符串！

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    int i;
    char str[10];
    for(i = 0; i < 10; i++) {
        str[i] = (char)(i+97);
    }

    printf("%s", str);
}

我正在使用Code::Blocks集成开发环境。

- Nikunj Banka

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你碰巧运气好，在那个数组后面刚好有一个“0”。你刚刚利用了经验丰富的程序员所称的“未定义行为”。不要指望能在所有地方都这样做，大多数程序会崩溃。 - Chris Eberle

我已经运行了1000次循环，但它总是以相同的方式运行，没有任何问题。我应该考虑从CodeBlocks更改我的编译器吗？谢谢。 - Nikunj Banka

"undefined"并不意味着不可重复。尝试使用不同的标志进行编译，或在不同的体系结构上进行编译。 - Chris Eberle

这就像酒后驾车一样。如果你这样做，大多数时候你可能会逃脱惩罚。但你只是在危及自己和他人的安全。 - Jens Gustedt

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Answer 1

读取数组边界之外是 未定义行为。你实际上是运气不好它没有崩溃。如果你多次运行或在函数中调用它，它可能（或可能不会）崩溃。

你应该始终终止字符串，或使用宽度说明符：

printf("%.10s", str);

- iabdalkader

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我认为我有一个新的疑问，如果我不用空字符终止字符串并使用宽度限定符，那么它就永远不会崩溃吗？ - Nikunj Banka

@NikunjBanka 不会的，只要不超出数组边界就没问题。 - iabdalkader

Answer 2

< p > str的第10个元素之后发生的任何事情都会变成空值。那个空值在数组的定义范围之外，但是C语言没有数组边界检查。在你的情况下，它只是运气好，才能如此工作。< /p >

- Andy Lester

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谢谢，但现在我已经将相同的代码循环运行了1000次，每次都没有任何问题。那么现在我应该考虑这是否是编译器本身的问题？（它是否自动放置了一个空字符） - Nikunj Banka

每当你开始怀疑编译器是否出了问题时，说明你还没有充分地审视自己的代码或对问题的理解。作为一个新手，永远要假设问题出在自己身上。 - Andy Lester

#include<stdio.h>#include<math.h>#include<stdlib.h>int main(){int i ; for(i = 0 ; i < 1000 ; i++ ) { char str[10] ; for(i = 0 ; i < 10 ; i++ ) { str[i] = (char)(i+97) ; } printf("%s",str) ; } return 0 ;} - Nikunj Banka

在char str[10]的下一行声明另一个数组。将其命名为char str2[10]，并用'B'或其他你想要的字符填充它。现在打印str并查看结果。 - indiv

是的，那就是问题所在！现在它也打印了一个垃圾值！你是怎么发现的？ - Nikunj Banka

@NikunjBanka：嗯，从技术上讲，打印垃圾信息是运气问题。我想说的是在*str [10]之前的行上声明一个数组。这取决于您的机器架构。但无论如何，它与本地变量如何在内存中依次出现有关。因此，当“printf”超出您的数组边界进入la-la land时，它最终会打印内存中的另一个变量。但这超出了C的范围。语言C只是说如果您走到la-la land，行为是未定义的。 - indiv

Answer 3

如果在那个电话之前做其他事情，你的堆栈区域将包含与未使用的不同的数据。想象一下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int use_stack(void) {
   char str[500];
   memset(str, 'X', sizeof(str));
   printf("Filled memory from %p to %p.\n", &str, &str + sizeof str);
}

void print_stuff() {
    int i;
    char str[16]; // Changed that so that 10..15 contain X
    for(i = 0; i < 10; i++) {
        str[i] = (char)(i+97);
    }

    printf("%s<END>", str); // Have a line break before <END>? Then it comes from i.
    printf("&str: %p\n", &str);
    printf("&i: %p\n", &i);
    // Here you see that i follows str as &i is &str + 16 (0x10 in hex)
}

int main() {
    use_stack();
    print_stuff();
}

你的堆栈区域将会被填满X，而printf()会看到它们。

在你的情况和环境中，程序启动时恰好堆栈是"清空"的。

这可能会发生也可能不会。如果编译器将变量i放置在数组之后，你的数据仍然会以NUL结尾，因为第一个字节是i的值（你碰巧也会打印出来，它可能是你的情况下的换行符），而第二个字节是一个NUL字节。即使是这种情况，你的代码会引发{{link1：UB}}（未定义行为）。

通过将程序输出导入{{link2：hexdump}}或类似的工具查看一下，你能否发现输出中包含一个0A字符？如果是这样，那么我的猜测是正确的。我刚刚测试了一下，在我的编译器（GCC）上似乎是这样的。

如前所述，这是你不应该依赖的内容。 如果在<END>之前看到了一个换行符，那么我的猜测是正确的。而且，如果你现在查看打印出来的指针，你可以比较它们在内存中的地址。

- glglgl

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我不知道什么是十六进制转储，但你提供的代码能够在我的Windows 7上的Code Blocks IDE上运行而不崩溃或打印任何垃圾值。 - Nikunj Banka

@NikunjBanka 是的，这是因为i在堆栈上跟随str，并且str[]已经被完全使用了。如果您执行str[15]，则str[]的元素10..14将被填充为X。 - glglgl

Answer 4

根据C标准，printf函数会打印字符串中的字符，直到遇到空字符为止。否则，在定义的数组索引之后，它的行为是未定义的。

我已经测试了你的代码。在打印"abcdefghij"之后，它会打印一些垃圾值。

- Debobroto Das

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我正在使用CodeBlocks集成开发环境，没有得到任何垃圾值。你在使用哪个编译器？我应该考虑更换我的编译器吗？谢谢。 - Nikunj Banka

你的代码无效。你的代码行为是未定义的。C语言规范表明，超出数组末尾进行读取是未定义的行为，这意味着编译器可以导致任何情况发生。编译器没有问题，是你的代码有问题。 - Andy Lester

Answer 5

因为在调试模式下，*(str+10)和整个未使用的空间都有一个初始化值'0'，所以它看起来像是以0结尾的。

bash-3.2$ clang -O0 t.c -o t #compile in debug mode
bash-3.2$ ./t
abcdefghij
bash-3.2$ clang -O2 t.c -o t #compile with optimization
bash-3.2$ ./t
abcdefghij2÷d=

- Haocheng

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但是期望NUL字符位于数组的后面。因此，即使将str[]初始化为\0(您认为这会发生在哪里？)，奇怪之处也在数组边界之外，这并不重要。 - glglgl

我指的是 *(str+10)，而不是整个数组在边界内。 - Haocheng