字符串比较函数strcmp和strncmp以及memcmp详解与对比分析

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C语言字符串与内存比较函数详解：strcmp、strncmp与memcmp对比分析

原文链接：https://blog.csdn.net/m0_37989557/article/details/149144189

在 C 语言开发中，字符串比较是高频操作 —— 从用户名密码验证、配置项匹配，到数据排序与查找，都离不开字符串比较函数。C 标准库<string.h>提供的strcmp()与strncmp()是最常用的两个工具，但开发者常因混淆两者的适用场景、忽略边界条件导致 bug（如缓冲区越界、比较结果异常）。

使用场景指南

优先使用 strcmp：

• 比较用户输入的字符串命令

• 排序纯文本数据

if (strcmp(input, "quit") == 0) exit(0);

优先使用 strncmp：

• 检查协议前缀（如 HTTP/FTP）

• 比较定长字符串标识符

// 检测HTTP请求
if (strncmp(request, "GET ", 4) == 0) {...}

优先使用 memcmp：

• 验证数据结构完整性

• 比较加密哈希值

• 处理二进制文件格式

// 校验数据副本
memcmp(original, backup, sizeof(DataStruct));

性能与安全注意事项

返回值陷阱

// 错误用法：假设返回1/-1
if (strcmp(a, b) == 1)  // 不可靠！可能返回任意正数// 正确用法
if (strcmp(a, b) > 0)   // 检查符号而非具体值

跨平台风险

// 结构体比较可能因填充字节失败
struct Data { char c; int i; }; // 可能有3字节填充
memcmp(&d1, &d2, sizeof(struct Data)); // 结果可能不一致// 不同平台 内存填充布局和填充数量可能不一致；这样相同代码运行在不同平台，得出的结果可能不一致

安全比较实践

// 敏感数据比较（防时序攻击）
// 以下代码可避免。不做详细分析
int secure_compare(const void *a, const void *b, size_t len) {const uint8_t *pa = a;const uint8_t *pb = b;uint8_t diff = 0;for (size_t i = 0; i < len; i++) {diff |= pa[i] ^ pb[i];}return diff;
}// 时序攻击是一种侧信道攻击(Side-channel attack)，
// 攻击者通过测量比较操作的执行时间差异来推断敏感数据的内容。在安全系统中，这种攻击尤其危险：
// 利用的是memcmp函数的漏洞，
// 漏洞原理：
// 比较不同位置所需时间不同：
//     第一个字节不同 → 快速返回
//     最后一个字节不同 → 慢速返回
// 攻击者可测量响应时间模式：逐个分析确定敏感数据，如密码

总结选择策略

不要用memcmp比较结构体

原文链接

除非在项目中可以保证所有的结构体都会使用memset来进行初始化（这个是很难保证的） ， 否则就不要直接使用memcmp来比较结构体。

C++关于使用memcmp判断结构体是否相等的隐患问题

原文链接

结构体struct
C++除了除了比较高级的class之外，还有跟他很像的struct，但是如何比较两个结构体是否相等呢（结构体的每个变量都相等），这时候很容易想到了c里面的memcmp函数。
经检验，在使用memcmp比较结构体的时候，有个问题：有时候明明两个结构体的所有变量都是一样的，返回的还是非0。

找到原因
找了很多博客之后，都说和字节对齐有关，之前看过字节对齐，还是不懂为什么。
后来才知道，字节对齐的机制会给结构体填充一些不用的空间，这些空间的内容是随机的，也就是说，如果结构体里面有字节对齐填充的操作了，那么memcmp就不能达到效果。

Chapter1 字符串比较函数strcmp和strncmp详解

原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_37800531/article/details/141977891

一、函数简介

字符串比较的本质是按 ASCII 码值逐字符对比，而非比较字符串长度。C 语言中字符串以’\0’作为结束标志，这一特性直接决定了strcmp()与strncmp()的设计逻辑差异：

简单来说：strcmp()是 “全自动” 比较（直到结束符），strncmp()是 “半自动” 比较（指定最大长度）。两者的返回值逻辑一致 —— 均通过字符 ASCII 差值判断大小，但适用场景和安全性差异显著。

二、函数原型与参数解析

要正确使用函数，首先需理解其原型定义（来自<string.h>头文件），尤其是参数的约束与含义。

2.1 strcmp () 原型

int strcmp(const char *str1, const char *str2);

参数说明：

str1/str2：待比较的两个字符串指针（const修饰表示函数不会修改输入字符串，避免误操作）；
要求：两个字符串必须以’\0’结尾（否则会触发越界）。

返回值：int 类型，代表比较结果：

返回0：str1与str2内容完全相同；
返回正数：str1中第一个不同字符的 ASCII 值 > str2对应字符；
返回负数：str1中第一个不同字符的 ASCII 值 < str2对应字符。

2.2 strncmp () 原型

int strncmp(const char *str1, const char *str2, size_t n);

参数说明：

前两个参数与strcmp()一致；
n：最大比较字符数（size_t是无符号整数类型，取值≥0）；
优势：无需强制要求字符串以’\0’结尾（若n小于字符串长度，会提前终止）。

返回值：逻辑与strcmp()完全一致，仅比较范围受n限制：

若前n个字符完全相同，无论后续内容如何，均返回0；
若未比较到n个字符时已出现不同，返回第一个不同字符的 ASCII 差值。

三、函数实现逻辑

理解函数的实现逻辑，能帮你规避 90% 的使用错误。以下伪代码基于 C 标准（ISO/IEC 9899）的规范，还原了两个函数的核心执行流程（非编译器真实实现，但逻辑一致）。

3.1 strcmp () 伪代码实现

// 功能：比较str1和str2，直到'\0'或不同字符
function strcmp(const char* str1, const char* str2) -> int:// 1. 校验指针合法性（真实库函数可能不校验，直接触发段错误）if str1 == NULL or str2 == NULL:触发未定义行为（如程序崩溃）// 2. 逐字符比较（直到'\0'或不同）while *str1 != '\0' and *str2 != '\0':if *str1 != *str2:// 返回当前字符ASCII差值（str1 - str2）return (unsigned char)*str1 - (unsigned char)*str2// 指针向后移动str1 = str1 + 1str2 = str2 + 1// 3. 处理一方已到'\0'的情况（如"abc" vs "abcd"）return (unsigned char)*str1 - (unsigned char)*str2

• 用unsigned char转换字符：避免 ASCII 码中负数（如扩展 ASCII 的 0x80-0xFF）导致的比较错误；
• 终止条件：必须同时满足 “字符相同” 且 “未到 ‘\0’”，否则退出循环；
• 最终差值：若一方先到 ‘\0’（如"a" vs “aa”），则*str1为 ‘\0’（ASCII 0），*str2为 ‘a’（ASCII 97），返回 - 97。

3.2 strncmp () 伪代码实现

// 功能：比较str1和str2的前n个字符，或到'\0'
function strncmp(const char* str1, const char* str2, size_t n) -> int:// 1. 校验指针合法性if str1 == NULL or str2 == NULL:触发未定义行为// 2. 逐字符比较（直到n=0、字符不同或'\0'）while n > 0 and *str1 != '\0' and *str2 != '\0':if *str1 != *str2:return (unsigned char)*str1 - (unsigned char)*str2// 指针移动 + 计数递减str1 = str1 + 1str2 = str2 + 1n = n - 1// 3. 处理三种终止情况：n=0、str1到'\0'、str2到'\0'if n == 0:// 已比较完n个字符，视为相同return 0else:// 一方到'\0'，返回差值（同strcmp）return (unsigned char)*str1 - (unsigned char)*str2

• n的优先级最高：即使字符未到’\0’，只要n减至 0，立即返回 0；
• 无’\0’安全：若字符串无结束符（如数组存储的固定长度数据），只要n设置为数组长度，就不会越界。

四、典型使用场景：何时用 strcmp ()，何时用 strncmp ()

选择函数的核心依据是是否需要完整比较与是否确定字符串有 ‘\0’ ，以下是两类函数的典型应用场景。

4.1 strcmp () 的适用场景

当满足 “字符串以’\0’结尾” 且 “需比较完整内容” 时，优先用strcmp()，代码更简洁。

场景 1：用户名 / 密码验证

用户输入的字符串（如密码）通常以’\0’结尾，需完整匹配才能通过验证：

#include <stdio.h>
#include <string.h>#define CORRECT_USER "admin"
#define CORRECT_PWD "Secure@2025"// 验证用户名密码
int auth_user(const char* input_user, const char* input_pwd) {// 用户名和密码必须都完整匹配if (strcmp(input_user, CORRECT_USER) == 0 && strcmp(input_pwd, CORRECT_PWD) == 0) {return 1; // 验证通过}return 0; // 验证失败
}int main() {char input_user[32], input_pwd[32];printf("请输入用户名：");scanf("%s", input_user);printf("请输入密码：");scanf("%s", input_pwd);if (auth_user(input_user, input_pwd)) {printf("登录成功！\n");} else {printf("用户名或密码错误！\n");}return 0;
}

运行结果：

输入admin和Secure@2025 → 登录成功；
输入admin和Secure@2024 → 密码错误。

场景 2：判断文件后缀名

文件路径字符串以’\0’结尾，需完整匹配后缀名（如.txt）：

// 判断文件是否为txt格式
int is_txt_file(const char* file_path) {// 找到最后一个'.'的位置const char* dot = strrchr(file_path, '.');if (dot == NULL) {return 0; // 无后缀名}// 完整比较后缀名是否为".txt"return strcmp(dot, ".txt") == 0;
}

4.2 strncmp () 的适用场景

当需要 “部分比较” 或 “字符串无’\0’” 时，必须用strncmp()，避免越界风险。

场景 1：判断字符串前缀

如判断 URL 是否为 HTTP/HTTPS 协议（只需比较前 7 个字符"http://“或前 8 个"https://”）：

#include <stdio.h>
#include <string.h>// 判断URL是否为HTTP/HTTPS协议
int is_http_proto(const char* url) {if (url == NULL) return 0;// 比较前7个字符（http://）或前8个（https://）return strncmp(url, "http://", 7) == 0 || strncmp(url, "https://", 8) == 0;
}int main() {char urls[][64] = {"http://blog.example.com","https://github.com","ftp://file.example.net","https://127.0.0.1:8080"};for (int i = 0; i < 4; i++) {if (is_http_proto(urls[i])) {printf("[%s] 是HTTP/HTTPS协议\n", urls[i]);} else {printf("[%s] 非HTTP/HTTPS协议\n", urls[i]);}}return 0;
}

运行结果：

场景 2：固定长度字段比较

硬件通信、数据库存储中，常以固定长度数组存储字符串（无’\0’），需指定长度比较：

运行结果：

五、关键注意事项

strcmp()与strncmp()的很多 bug 源于忽略细节，以下是必须牢记的 5 个注意事项。

5.1 strcmp () 必须依赖 ‘\0’，否则越界

strcmp()会一直遍历内存直到’\0’，若字符串无结束符，会触发缓冲区越界访问（未定义行为）：

解决方法：

• 定义数组时预留’\0’位置：char str1[4] = {‘a’,‘b’,‘c’,‘\0’}；
• 用strncmp()指定长度：strncmp(str1, str2, 3)。

5.2 strncmp () 的 n 是无符号整数，不可传负数

n的类型是size_t（无符号），若传入负数，会被强制转换为极大的正数（如 - 1→4294967295），导致越界：

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {char str1[] = "abc";char str2[] = "abd";int n = -1; // 错误：负数转换为size_t最大值// 风险：比较4294967295个字符，必然越界int result = strncmp(str1, str2, n);printf("结果：%d\n", result);return 0;
}

解决方法：

确保n是非负数：用n = (n < 0) ? 0 : n做防御；
用sizeof()获取固定长度：如strncmp(str1, str2, sizeof(str1)-1)（减 1 是预留’\0’位置）。

5.3 返回值不是只有 - 1、0、1

C 标准仅规定返回值的符号（正 / 负 / 零），未规定具体数值。不同编译器实现可能返回 “第一个不同字符的 ASCII 差值”：

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {// 'a' ASCII=97，'c'=99 → 差值为-2printf("strcmp(\"a\", \"c\") = %d\n", strcmp("a", "c")); // 'x'=120，'m'=109 → 差值为11printf("strcmp(\"x\", \"m\") = %d\n", strcmp("x", "m")); return 0;
}

GCC 编译器运行结果：

strcmp("a", "c") = -2
strcmp("x", "m") = 11

错误写法：if (strcmp(a, b) == -1) → 某些编译器可能返回 - 2，导致判断失效；

正确写法：if (strcmp(a, b) < 0)。

5.4 不可比较多字节字符串（如中文）

strcmp()与strncmp()均按单字节 ASCII 码比较，而中文（如 GBK、UTF-8）是多字节编码，比较结果会出错：

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {// UTF-8中，"中"占3字节，"国"占3字节char str1[] = "中";char str2[] = "国";// 错误：比较的是第一个字节的ASCII值，而非汉字本身int result = strcmp(str1, str2);printf("strcmp(\"中\", \"国\") = %d\n", result); return 0;
}

运行结果：strcmp(“中”, “国”) = -32（无实际意义）

解决方法：使用宽字符函数wcscmp()（比较wchar_t类型字符串）或专门的多字节比较库（如iconv）。

5.5 避免传入 NULL 指针

两个函数均未处理NULL参数，传入NULL会触发段错误（程序崩溃）：

#include <string.h>int main() {// 错误：str2为NULL，触发段错误strcmp("abc", NULL); return 0;
}

解决方法：加指针合法性校验：

int safe_strcmp(const char* a, const char* b) {if (a == NULL && b == NULL) return 0;   // 两者都为NULL，视为相等if (a == NULL) return -1;               // a为NULL，视为小于bif (b == NULL) return 1;                // b为NULL，视为小于areturn strcmp(a, b);
}

六、函数差异对比：一张表看懂核心区别

为方便快速查阅，以下表格总结了strcmp()与strncmp()的关键差异：

七、完整示例代码：综合场景实践

以下示例结合文件后缀判断（strcmp()）与 URL 前缀判断（strncmp()），展示两个函数的协同使用：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdbool.h>// 1. 用strcmp()判断文件是否为图片（.jpg/.png）
bool is_image_file(const char* file_path) {if (file_path == NULL) return false;const char* dot = strrchr(file_path, '.');if (dot == NULL) return false;return strcmp(dot, ".jpg") == 0 || strcmp(dot, ".png") == 0;
}// 2. 用strncmp()判断URL是否为HTTPS（需比较前8个字符）
bool is_https_url(const char* url) {if (url == NULL) return false;// 确保URL长度≥8，避免n超过字符串长度（可选防御）if (strlen(url) < 8) return false;return strncmp(url, "https://", 8) == 0;
}// 3. 综合判断：是否为HTTPS链接的图片文件
bool is_https_image(const char* https_url) {return is_https_url(https_url) && is_image_file(https_url);
}int main() {char test_urls[][128] = {"https://blog.example.com/photo1.jpg","http://example.com/photo2.png","https://img.example.net/logo.svg","ftp://file.example.com/doc.pdf","https://example.com/avatar.jpg"};printf("=== HTTPS图片链接检测结果 ===\n");for (int i = 0; i < 5; i++) {const char* url = test_urls[i];if (is_https_image(url)) {printf("[√] %s → 是HTTPS图片链接\n", url);} else {printf("[×] %s → 不是HTTPS图片链接\n", url);}}return 0;
}

运行结果：

strcmp()与strncmp()是 C 语言字符串操作的基础工具，两者的核心差异在于 “是否控制比较范围”。实际开发中，需根据 “是否有’\0’” 和 “是否需完整比较” 选择函数 —— 不确定场景下，strncmp()的安全性更高（只要n设置合理）。掌握本文的实现逻辑、注意事项与场景选择原则，能帮你避免 90% 以上的字符串比较 bug，写出更健壮的 C 语言代码。