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【软件安全】fgets / strncpy / gets（不安全） / snprintf的对比

news 2025/10/3 5:42:19

fgets / strncpy / gets / snprintf 做一个系统对比
gets 禁用历史罪人
fgets 输入首选
strcpy = 无上限写 → 典型溢出源（更糟）。
strncpy = 有上限但可能不终止 → 容易踩坑，不是“安全 strcpy”。
snprintf：格式化输出首选

总览速查表

函数	典型签名	作用	上界控制	是否保证以 `'\0'` 结尾	常见坑点	结论
`fgets`	`char fgets(char s, int n, FILE *fp)`	从流（如 `stdin`）读入一行	是：最多读 `n-1` 个字节	保证（若 `n>0` 且成功读到）	可能把换行符也读进来；`EOF/错误`时返回 `NULL`	首选的行输入；读完可“去掉换行”
`strncpy`	`char strncpy(char dst, const char *src, size_t n)`	拷贝最多 `n` 个字符	是：最多拷 `n`	不保证（当 `src` 长度 ≥ `n` 时不补 `'\0'`）	易产生无终止和静默截断；短源会用 `'\0'` 填充剩余部分（低效）	不推荐当作安全版 `strcpy`；仅在定长记录场景可用
`gets`	`char gets(char s)`	从 `stdin` 读一行	否：完全无上界	不适用	经典缓冲区溢出通道；已在 C11 移除	禁止使用
`snprintf`	`int snprintf(char s, size_t n, const char fmt, …)`	格式化输出到缓冲区	是：最多写入 `n-1` 个可见字符	保证（C99+ 当 `n>0`）	截断会发生；须检查返回值（需要的长度）	首选的格式化写入；可用返回值做容量检查/重分配

1) `fgets` —— 读取字符串的首选输入 API

如何工作

最多读取 n-1 个字符，遇到换行或 EOF 停止，把读到的内容放进 s，并写入终止 '\0'。
若缓冲区足够大且读到换行，换行也会留在字符串里（常见“尾部多一个 \n”的问题）。

返回值

成功：返回 s；失败（EOF/错误且没有读取到字符）：返回 NULL。

常见坑

忘了去掉尾部 \n 导致比较/打印时异常。
把 n 写成缓冲区大小以外的值。

推荐用法（去掉尾部换行）

char buf[256];
if (fgets(buf, sizeof buf, stdin)) {// 去掉尾部换行buf[strcspn(buf, "\n")] = '\0';// 使用 buf …
}

适用场景

从 stdin/文件读入文本行，有上界且自动 NUL 终止，最安全易用。

2) `strncpy` —— 不是“安全 strcpy”，更像“定长区域拷贝”

如何工作

从 src 拷贝最多 n 个字符到 dst：
- 若 src 长度 < n，用 '\0' 填满剩余（零填充行为）。
- 若 src 长度 ≥ n，不会写入终止 '\0'（这点最危险）。

返回值

返回 dst 指针。

常见坑

当 src 较长时，dst 无 '\0' 终止，随后对 dst 做字符串操作（如 printf("%s", dst) / strlen(dst)）会越界读取。
被误当成“有界且总是安全”的复制函数；而零填充还会造成无谓的性能损耗。

安全使用（若非用不可）

char dst[16];
strncpy(dst, src, sizeof dst - 1);
dst[sizeof dst - 1] = '\0';  // 手动确保终止

更好的替代

POSIX：strlcpy(dst, src, sizeof dst)（非标准，但常见于 BSD/部分 Linux 发行版）。
纯标准场景：已知长度时用 memcpy + 手动 '\0'；或直接用 snprintf。

适用场景

固定长度字段（如结构体里的定长数组，二进制记录），需要零填充才能对齐/复用的情况。不适合一般字符串复制。

3) `gets` —— 历史罪人，已被删除

问题本质

不进行边界检查，读入直到换行/EOF，极易缓冲区溢出。
C11 起已从标准库移除；大多数现代编译器会报错或强烈警告。

替代

用 fgets(buf, sizeof buf, stdin)。

结论

永远不要使用。

4) `snprintf` —— 安全的格式化输出首选

如何工作

把格式化后的字符串写入 s，最多写 n-1 个字符并自动补 '\0'（C99+ 前提：n>0）。
返回值：欲写入的总长度（不含终止符）。
- 若返回值 >= n，说明发生了截断；可据此扩容并重试。

示例：一次写入，检查截断

char buf[32];
int need = snprintf(buf, sizeof buf, "user=%s id=%d", user, id);
if (need < 0) {// 格式化失败（很少见）
} else if ((size_t)need >= sizeof buf) {// 截断发生：need 是所需大小（不含 '\0'）// 可选择：分配 need+1 大小重试
}

避免的坑

忽视返回值，导致静默截断、关键信息丢失。
传错 n（应当是缓冲区真实大小）。

适用场景

一切“打印到字符串”的需求；替代 sprintf / vsprintf。

该选谁？（实践建议）

读文本行 → 用 fgets，随后按需去掉换行。
格式化拼接 → 用 snprintf，并检查返回值是否截断。
二进制/定长记录拷贝 → 特殊场景可用 strncpy（随后手动终止或只作定长字段拷贝，不当作 C 字符串）。
禁止 → gets（已移除，安全性极差）。

常见安全替代 & 小技巧

去换行：buf[strcspn(buf, "\n")] = '\0';
拼路径/键值：统一用 snprintf，避免 strcat/strcpy。
要“安全复制字符串”：优先 snprintf(dst, n, "%s", src) 或 strlcpy（若可用）。
读取整行且不丢字符：fgets 循环读取直到遇到 \n，或使用 POSIX getline（自动扩容，非 C 标准）。

迷你示例：综合使用

// 从 stdin 读一行用户名，然后安全拼接日志前缀
char user[64];if (!fgets(user, sizeof user, stdin)) {fprintf(stderr, "input error\n");return 1;
}
user[strcspn(user, "\n")] = '\0';  // 去掉尾部换行char line[128];
int need = snprintf(line, sizeof line, "[login] user=%s", user);
if (need < 0) {fprintf(stderr, "format error\n");return 1;
}
if ((size_t)need >= sizeof line) {fprintf(stderr, "truncated: needed %d bytes\n", need + 1);// 可选择：动态分配 need+1 继续写
}puts(line);