C++ std::string 中 data()、c_str() 與內嵌空字元的正確處理

string::data() 與 c_str() 的差異常導致崩潰：data() 不保證以 \0 結尾（C++11 前），c_str() 保證。實測發現行為因實作而異，唯有 c_str() 可安心配合 C API 使用。另釐清內嵌 \0 字串的正確構造方式。

核心差異

舊標準下 strcpy(buf, s.data()) 極易崩潰；即便實測有 \0，亦屬未定義行為。

不可透過回傳指標修改 string 內容

data()/c_str() 回傳 const char*，僅供讀取。任何 const_cast 修改皆為未定義行為。string 內容變更（append、assign、resize 等）會使既有指標失效，必須重新取得。

包含內嵌 \0 的 string 構造

直接字面值 "abc\0def" 會在編譯期截斷，結果僅 "abc"。正確方式：

1. 建構子指定長度

string s("abc\0def", 7);  // 長度 7，含內嵌 \0
assert(s.size() == 7);
assert(s[3] == '\0');

2. append 追加指定長度

string s;
s.append("abc\0", 4);  // "abc\0"
s.append("def\0", 4);  // "abc\0def\0"

3. 配合 data() + size() 傳遞二進位資料

void send(const char* p, size_t len);  // 接收端知長度
send(s.data(), s.size());  // 正確，不依賴 \0

測試驗證程式

#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int main() {
    string s1 = "98765432109876543210A";
    char buf[256];

    // c_str() 安全
    strcpy(buf, s1.c_str());
    cout << "c_str copy ok\n";

    // data() 風險（C++11 前）
    // strcpy(buf, s1.data()); // 危險！

    // 內嵌 \0 測試
    string s2("123\0abc", 7);
    cout << "size=" << s2.size() << " len=" << strlen(s2.c_str()) << "\n";
    // 輸出: size=7 len=3  (strlen 遇 \0 停止)

    return 0;
}

最佳實務速查

• 呼叫 C API（strcpy、printf、Win32 API） → c_str()。
• 處理二進位 Blob、已知長度 → data() + size()。
• 構造含 \0 字串 → 建構子 (ptr, len) 或 append(ptr, len)。
• string 修改後 → 所有舊指標失效，重新取得。