C-keele stringide käsitlus: turvalised ja tõhusad tehnikad algajatele ja edasijõudnutele

By 佐川 直弘 | Naohiro Sagawa (運営者)

※記事内に広告を含みます。Amazonアソシエイトとして適格販売により収入を得ています。　

1. Mis on stringide põhialused keeles C?

C-keeles hallatakse stringe kui märkide massiivi ning need peavad lõppema \0 (nullmärk). Ilma lõputähiseta võib tekkida mälupiirkonna väärkasutus, mis põhjustab vigu või krahhe.

• Lahendus: Veendu alati, et string lõpeks nullmärgiga, või kasuta turvalisi funktsioone.

2. Stringide põhilised toimingud

2.1 Kuidas saada stringi pikkust

strlen() funktsioon tagastab stringi pikkuse, kuid kui massiiv või osuti pole õigesti initsialiseeritud, võib see põhjustada mälulekkeid või valesid ligipääse.

• Lahendus: Väldi initsialiseerimata mälule ligipääsu, tagades alati korrektse algväärtustamise.

2.2 Stringi kopeerimine

strcpy() võib põhjustada pufferi ületäitumise, seetõttu on soovitatav kasutada strncpy() või strcpy_s().

• Lahendus: Kontrolli alati sihtpuhvri suurust ja kasuta strncpy(), et vältida ületäitumist.

2.3 Stringide ühendamine

strcat() võib põhjustada pufferi ületäitumise, kui sihtpuhver ei ole piisavalt suur.

• Lahendus: Kontrolli alati puhvri suurust ja veendu, et ühendamisel ei ületataks maksimaalset mahtu.

3. Ohutu stringi töötlemine

3.1 Puhvri ületäitumise oht

Puhvri ületäitumine on tõsine probleem, mis võib põhjustada turvariske ja programmi krahhe.

• Lahendus: Kui töötled välissisestusi, kasuta fgets() või snprintf(), et vältida puhvri ületäitumist.

3.2 Dünaamiline mäluhaldus

Funktsioon malloc() võib ebaõnnestuda mälu eraldamisel, mis võib põhjustada krahhi edasises töötluses.

• Lahendus: Kontrolli alati malloc() tulemust ja vabasta mälu korrektselt.

4. Praktilised stringioperatsioonid

4.1 Stringide otsimine ja tokeniseerimine

strchr() ja strstr() töötavad ainult ASCII-stringidega. UTF-8 või mitmebaidiliste märkide puhul on vaja eraldi käsitlemist.

• Lahendus: Kui töötled mitmebaidilisi märke, kasuta funktsioone nagu mbstowcs(), et teisendada stringid laiemateks märkideks enne töötlemist.

5. Levinumad vead ja nende lahendused

5.1 Nullmärgi lisamata jätmine

Kui string ei lõpe nullmärgiga, ei tööta stringioperatsioonid korrektselt ja võib tekkida ligipääs mälupiirkonna välistele aladele.

• Lahendus: Kui kasutad strncpy(), lisa lõppu alati käsitsi nullmärk.

5.2 Vigade käsitlemine

Kui dünaamilise mälu eraldamine ebaõnnestub, tagastatakse NULL-osuti. Sellele ligipääs võib põhjustada programmi krahhi.

• Lahendus: Kontrolli alati malloc() tulemust ja veendu, et see ei ole NULL enne edasist töötlust.

6. Kodeeringuga seotud probleemid

Mittekooditabelipõhiste (non-ASCII) märkide käsitlemisel tuleb pöörata tähelepanu erinevatele kodeeringutele.

• Lahendus: Kui töötled mitmebaidilisi märke, kasuta funktsioone nagu mbstowcs() või wcstombs(), et teisendada need laiade märkide kujule.

7. Silumine ja turvalisuse parandamine

7.1 Valgrind

Valgrind on võimas tööriist, mis suudab tuvastada mälulekkeid ja initsialiseerimata mälu kasutamist.

• Lahendus: Kasuta valgrind programmi käivitamisel, et kontrollida mälulekkeid ja vigu.

7.2 AddressSanitizer

AddressSanitizer (ASan) tuvastab puhvri ületäitumist ja mälu kasutamist pärast selle vabastamist.

• Lahendus: Kasuta kompileerimisel valikut -fsanitize=address, et avastada mäluga seotud vigu reaalajas.

8. Võrdlus teiste programmeerimiskeeltega

C-keeles peab programmeerija ise mälu käsitsi haldama, samas kui teistes kõrgema taseme keeltes (näiteks Python või Java) toimub prügikoristus automaatselt.

9. Kokkuvõte

Selles artiklis õppisime olulisi punkte ja turvameetmeid C-keeles stringide töötlemisel.

• Kõige olulisemad punktid:
• Puhvri ületäitumise vältimiseks kontrolli alati puhvri suurust ja kasuta turvalisi funktsioone.
• Pööra tähelepanu kodeeringule ning käsitle õigesti mitmebaidilisi märke, nagu jaapani keel.
• Kasuta silumisvahendeid, et varakult avastada programmisiseseid mäluhalduse probleeme.