C/C++ 指針與數組邊界：為什麼字符數組輸出超出定義長度？

C/C++ 指針與數組邊界：為什麼字符數組輸出超出定義長度？

現象：定義 char s2[10]，通過指針 char *p2 = s2 複製長字符串，輸出時顯示長度遠超 10。

根本原因

char s2[10];
char *p2 = s2;          // p2 指向 s2 首地址
strcpy(p2, "123456789012345"); // 複製 15 字符 + '\0'，共 16 字節
printf("%s", s2);       // 輸出完整字符串，但已越界寫入

• 指針與數組同址：p2 和 s2 指向同一塊內存，對 p2 的寫入直接修改 s2。
• 無邊界檢查：C/C++ 不會自動阻止緩衝區溢出，strcpy 會一直寫入直到遇到 \0。
• 輸出函數不計長度：printf("%s") 從首地址開始讀取，直到遇到 \0，因此顯示「超長」內容。

危害

越界寫入會破壞相鄰變量、返回地址、函數幀，導致程式崩潰或安全漏洞（緩衝區溢出攻擊）。

安全替代方案

1. 使用 strncpy 限制長度：

   strncpy(s2, src, sizeof(s2)-1);
   s2[sizeof(s2)-1] = '\0'; // 確保結束符

2. C++ 推薦 std::string：

   std::string s2 = src; // 自動管理內存，無長度限制

3. C++17 std::string_view 只讀場景。

調試技巧

• 編啟用 -fstack-protector-strong (GCC/Clang) 或 /GS (MSVC) 檢測棧破壞。
• 使用 AddressSanitizer (-fsanitize=address) 精確定位越界讀寫。
• 代碼審查時，所有字符數組操作必須標註最大長度並檢查邊界。

牢記：指針只是地址，不帶長度信息。數組長度只在編譯期可見，運行時需程序員自行維護。