创建 C 子字符串：使用赋值运算符 VS strncopy 循环，哪个更好？

Posted 2023-02-22

【中文标题】创建 C 子字符串：使用赋值运算符 VS strncopy 循环，哪个更好？

【英文标题】：Creating C substrings: looping with assignment operator VS strncopy, which is better?

【发布时间】：2012-08-30 07:19:41

【问题描述】：

这可能有点毫无意义，但我很好奇你们对此有何看法。我正在使用指针迭代一个字符串，并希望从中提取一个短子字符串（将子字符串放入预先分配的临时数组中）。是否有任何理由在 strncopy 上使用赋值，反之亦然？ IE。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main()
   char orig[]  = "Hello. I am looking for Molly.";

    /* Strings to store the copies
     * Pretend that strings had some prior value, ensure null-termination */
    char cpy1[4] = "huh\0";
    char cpy2[4] = "huh\0";

    /* Pointer to simulate iteration over a string */
    char *startptr = orig + 2;
    int length = 3;
    int i;

    /* Using strncopy */
    strncpy(cpy1, startptr, length);

    /* Using assignment operator */
    for (i = 0; i < length; i++)
       cpy2[i] = *(startptr + i); 
       

    /* Display Results */
    printf("strncpy result:\n");
    printf("%s\n\n", cpy1);
    printf("loop result:\n");
    printf("%s\n", cpy2);
   

在我看来，strncopy 的输入更少，也更容易阅读，但我看到人们提倡使用循环。有区别吗？这还重要吗？假设这是针对 i (0

参考：Strings in c, how to get subString、How to get substring in C、Difference between strncpy and memcpy?

【问题讨论】：

strncpy() 总是错误的。在找到使用它的理由之前避免使用它。

感谢您的有用评论。有人提供好的建议并解释他们的理由总是很好。

请阅读手册页中关于 strncpy() 的描述。问问自己你真正想要它的哪些“功能”。然后问问自己，这些功能中哪些是你真正不想要的。

我做到了。我想从原始字符串中提取一个 3 字符的子字符串，而不是尝试复制字符串的其余部分或弄乱最后一个字符，即 '\0' 空终止值。所以我在 strncpy、strlcpy 和迭代（可能还有其他一些我不知道的）之间做出了选择。由于我明确知道所有尺寸，我认为 strncpy 不会有问题。我在这里没有看到任何有问题的功能。

在您知道所有尺寸的情况下，memcpy(cpy1, startptr, length); 完全正确（在这种特殊情况下，它与您的 strncpy 完全相同）。它还告诉人类读者您知道自己在做什么（并且您不想要一个 nul 终止符，因为您依赖于现有的终止符）在 (strlen(2nd argument) < length) 的情况下，两者都会以自己的特定方式失败。

【参考方案1】：

strncpy(char * dst, char *src, size_t len) 有两个特殊的属性：

如果 (strlen(src) >= len) ：生成的字符串不会以 nul 结尾。 如果 (strlen(src) < len) ：字符串的末尾将被填充/填充 '\0'。

第一个属性将强制您实际检查(strlen(src) >= len) 并采取适当的行动。 （或使用dst[len-1] = '\0'; 将最终字符粗暴地设置为 nul，就像上面的@Gilles 所做的那样）另一个属性并不是特别危险，但可能会溢出很多循环。想象一下：

char buff[10000];
strncpy(buff, "Hello!", sizeof buff);

它触及 10000 个字节，其中只需要触及 7 个。

我的建议：

答：如果你知道尺寸，就做memcpy(dst,src,len); dst[len] = 0; B：如果您不知道大小，请以某种方式获取它们（使用 strlen 和/或 sizeof 和/或为动态分配的内存分配的大小）。然后：转到上面的 A。

因为为了安全操作 strncpy() 版本已经需要知道大小（以及对它们的检查！），所以 memcpy() 版本并不比 strncpy() 版本更复杂或更危险。 （从技术上讲，它甚至更快；因为 memcpy() 不必检查 '\0' 字节）

【参考方案2】：

虽然这似乎违反直觉，但复制字符串的方法比在循环中使用赋值运算符更优化。例如，IA-32 为 MOVS、STOS、CMPS 等提供了 REP 前缀用于字符串处理，这些可能比一次复制一个字符的循环快得多。 strncpy或strcpy的实现可以选择使用这种硬件优化的代码来获得更好的性能。

【讨论】：

所以简而言之，一般尽量使用内置方法，因为它们比我聪明？ ;) 明白了。我怀疑这可能是这种情况（strncpy 可能能够在引擎盖下进行优化），但我通常是 CS 的新手，所以我想问问专家。谢谢！

看看gnu的libc源代码。优化后的代码尝试读取/写入 int 范围的对象，并且完成了所有工作以正确对齐。

@wildplasser ，你有什么建议？到目前为止，您所说的“避免 strncpy”虽然可能很有启发性，但并未提出替代解决方案。

也许我应该添加一个答案。

顺便说一句：6086 的 REP/REPZ 前缀操作码很快。286 改变了情况。在 386 之后，这些操作码与普通循环相比没有优势，因为内存带宽将始终是简单操作的瓶颈（现在几乎每个操作都很简单）。另外，编译器不会喜欢这些指令，因为隐式使用了 SI、DI 和 CX。

【参考方案3】：

只要您知道您的长度在“范围内”并且所有内容都正确地以 nul 终止，那么strncpy 会更好。

如果您需要在其中进行长度检查等，循环可能会更方便。

【参考方案4】：

带有赋值的循环是个坏主意，因为您正在重新发明***。你可能会犯错，你的代码可能比标准库中的代码效率低（一些处理器已经优化了内存复制指令，并且优化的实现通常至少在可能的情况下逐字复制）。

但是，请注意strncpy 不是一个全面的***。特别是，如果字符串太长，它不会将空字节附加到目标。 BSD 函数strlcpy 设计得更好，但并非随处可用。甚至strlcpyis not a panacea：你需要正确设置缓冲区大小，并注意它可能会截断字符串。

复制字符串的一种可移植方式（如果字符串太长则截断）是调用strncpy 并始终添加终止的空字节。如果缓冲区是一个数组：

char buffer[BUFFER_SIZE];
strncpy(buffer, source, sizeof(buffer)-1);
buf[sizeof(buffer)-1] = 0;

如果缓冲区由指针和大小给出：

strncpy(buf, source, buffer_size-1);
buf[buffer_size-1] = 0;

【讨论】：

感谢您的信息！我已经阅读了一堆关于 strncpy 及其可能的“不当行为”的内容，但在这里我确定空终止。不过，如果我不明确知道缓冲区的大小，我会记住这一点！

@surfreak 如果您已经知道源字符串的大小，并且知道它适合目标缓冲区，则可以使用strcpy。最好使用assert 或评论提醒读者（可能还有运行时系统）尺寸要求。

是的，但是我在这里拉了一个子字符串，据我所知，如果子字符串在源字符串结束之前终止，strncpy 没有办法做到这一点......或者在那里？

@surfreak 哦，对。对于子字符串，如果您已经知道它适合目标，则可以使用 memcpy 并添加终止空字节。如果您不知道它是否合适，请使用strlcpy（如果有），否则使用strncpy（并添加终止空字节）。

所以现在的问题是在 memcpy 和 strncpy 之间......这有关系吗？无论哪种方式，我都必须添加空字节。