C 語言字串核心函數 strcpy 與 strcat 實現原理與安全避坑指南

strcpy 與 strcat 是 C 字串操作最基礎也最危險的兩個函數。本文解析標準庫實現邏輯，揭示緩衝區溢位根源，提供安全替代方案。

strcpy：字串複製

原型

char* strcpy(char* dest, const char* src);

標準實現（簡化版）

char* strcpy(char* dest, const char* src) {
    char* ret = dest;
    assert(dest != NULL && src != NULL);
    while ((*dest++ = *src++) != '\0'); // 複製含結尾 \0
    return ret;
}

危險點

• 不檢查 dest 容量，src 過長必導致緩衝區溢位
• src 與 dest 重疊行為未定義

strcat：字串拼接

原型

char* strcat(char* dest, const char* src);

標準實現邏輯

char* strcat(char* dest, const char* src) {
    char* ret = dest;
    assert(dest && src);
    while (*dest) dest++;      // 找到 dest 結尾 \0
    while ((*dest++ = *src++)); // 接上 src 含 \0
    return ret;
}

危險點

• 同樣不檢查剩餘空間
• 需確保 dest 有足夠空間容納原字串 + src + \0

安全替代方案

最佳實踐

1. 永遠使用 snprintf 或 strncat + 手動保證 \0
2. 配合 sizeof(buffer) 傳遞大小，避免硬編碼
3. 字串長度追蹤：維護 size_t len 變數，避免重複 strlen
4. C++ 專案直接用 std::string，彈性且安全

常見錯誤範例

char buf[10];
strcpy(buf, "Hello World");  // 溢位！需 12 字元含 \0
strcat(buf, "!");            // 疊加溢位

// 正確
snprintf(buf, sizeof(buf), "%s", "Hello"); // 複製
snprintf(buf, sizeof(buf), "%s!", buf);    // 拼接