練習(xí)36：更安全的字符串
譯者：飛龍
我已經(jīng)在練習(xí)26中绑莺，構(gòu)建devpkg的時(shí)候介紹了Better String庫(kù)演熟。這個(gè)練習(xí)讓你從現(xiàn)在開(kāi)始熟悉bstring庫(kù)，并且明白C風(fēng)格字符串為什么十分糟糕趁猴。之后你需要修改liblcthw的代碼來(lái)使用bstring。
為什么C風(fēng)格字符串十分糟糕
當(dāng)人們談?wù)揅的問(wèn)題時(shí)富纸，“字符串”的概念永遠(yuǎn)是首要缺陷之一集畅。你已經(jīng)用過(guò)它們，并且我也談?wù)撨^(guò)它們的種種缺陷，但是對(duì)為什么C字符串擁有缺陷枯夜，以及為什么一直是這樣沒(méi)有明確的解釋弯汰。我會(huì)試著現(xiàn)在做出解釋，部分原因是C風(fēng)格字符串經(jīng)過(guò)數(shù)十年的使用湖雹，有足夠的證據(jù)表明它們是個(gè)非常糟糕的東西咏闪。
對(duì)于給定的任何C風(fēng)格字符串，都不可能驗(yàn)證它是否有效摔吏。
- 以
'\0'結(jié)尾的C字符串是有效的鸽嫂。 - 任何處理無(wú)效C字符串的循環(huán)都是無(wú)限的（或者造成緩沖區(qū)溢出）。
- C字符串沒(méi)有確定的長(zhǎng)度征讲，所以檢查它們的唯一方法就是遍歷它來(lái)觀察循環(huán)是否正確終止据某。
- 所以，不通過(guò)有限的循環(huán)就不可能驗(yàn)證C字符串诗箍。
這個(gè)邏輯非常簡(jiǎn)單癣籽。你不能編寫(xiě)一個(gè)循環(huán)來(lái)驗(yàn)證C字符串是否有效，因?yàn)闊o(wú)效的字符串導(dǎo)致循環(huán)永遠(yuǎn)不會(huì)停止滤祖。就是這樣筷狼，唯一的解決方案就是包含大小。一旦你知道了大小匠童，你可以避免無(wú)限循環(huán)問(wèn)題桑逝。如果你觀察練習(xí)27中我向你展示的兩個(gè)函數(shù)：
譯者注：檢驗(yàn)C風(fēng)格字符串是否有效等價(jià)于“停機(jī)問(wèn)題”，這是一個(gè)非常著名的不可解問(wèn)題俏让。
void copy(char to[], char from[])
{
int i = 0;
// while loop will not end if from isn't '\0' terminated
while((to[i] = from[i]) != '\0') {
++i;
}
}
int safercopy(int from_len, char *from, int to_len, char *to)
{
int i = 0;
int max = from_len > to_len - 1 ? to_len - 1 : from_len;
// to_len must have at least 1 byte
if(from_len < 0 || to_len <= 0) return -1;
for(i = 0; i < max; i++) {
to[i] = from[i];
}
to[to_len - 1] = '\0';
return i;
}
想象你想要向copy函數(shù)添加檢查來(lái)確保from字符串有效楞遏。你該怎么做呢？你編寫(xiě)了一個(gè)循環(huán)來(lái)檢查字符串是否已'\0'結(jié)尾首昔。哦寡喝，等一下，如果字符串不以'\0'結(jié)尾勒奇，那它怎么讓循環(huán)停下预鬓？不可能停下，所以無(wú)解赊颠。
無(wú)論你怎么做格二，你都不能在不知道字符串長(zhǎng)度的情況下檢查C字符串的有效性，這里safercopy包含了程度竣蹦。這個(gè)函數(shù)沒(méi)有相同的問(wèn)題顶猜，因?yàn)樗难h(huán)一定會(huì)中止，即使你傳入了錯(cuò)誤的大小痘括，大小也是有限的长窄。
譯者注：但是問(wèn)題來(lái)了滔吠，對(duì)于一個(gè)C字符串，你怎么獲取其大心尤铡疮绷？你需要在這個(gè)函數(shù)之前調(diào)用
strlen，又是一個(gè)無(wú)限循環(huán)問(wèn)題嚣潜。
于是冬骚，bstring庫(kù)所做的事情就是創(chuàng)建一個(gè)結(jié)構(gòu)體，它總是包含字符串長(zhǎng)度懂算。由于這個(gè)長(zhǎng)度對(duì)于bstring來(lái)說(shuō)總是可訪問(wèn)的唉韭，它上面的所有操作都會(huì)更安全。循環(huán)是有限的犯犁，內(nèi)容也是有效的属愤，并且這個(gè)主要的缺陷也不存在了。BString庫(kù)也帶有大量所需的字串操作酸役，比如分割住诸、格式化、搜索涣澡，并且大多數(shù)都會(huì)正確并安全地執(zhí)行贱呐。
bstring中也可能有缺陷，但是經(jīng)過(guò)這么長(zhǎng)時(shí)間入桂，可能性已經(jīng)很低了奄薇。glibc中也有缺陷，所以你讓程序員怎么做才好呢抗愁？
使用 bstrlib
有很多改進(jìn)后的字符串庫(kù)馁蒂，但是我最喜歡bstrlib，因?yàn)樗挥幸粋€(gè)程序集蜘腌，并且具有大多數(shù)所需的字符串功能沫屡。你已經(jīng)在使用它了，所以這個(gè)練習(xí)中你需要從Better String獲取兩個(gè)文件撮珠，bstrlib.c和bstrlib.h沮脖。
下面是我在liblcthw項(xiàng)目目錄里所做的事情：
$ mkdir bstrlib
$ cd bstrlib/
$ unzip ~/Downloads/bstrlib-05122010.zip
Archive: /Users/zedshaw/Downloads/bstrlib-05122010.zip
...
$ ls
bsafe.c bstraux.c bstrlib.h bstrwrap.h license.txt test.cpp
bsafe.h bstraux.h bstrlib.txt cpptest.cpp porting.txt testaux.c
bstest.c bstrlib.c bstrwrap.cpp gpl.txt security.txt
$ mv bstrlib.h bstrlib.c ../src/lcthw/
$ cd ../
$ rm -rf bstrlib
# make the edits
$ vim src/lcthw/bstrlib.c
$ make clean all
...
$
在第14行你可以看到，我編輯了bstrlib.c文件芯急，來(lái)將它移動(dòng)到新的位置勺届，并且修復(fù)OSX上的bug。下面是差異：
25c25
< #include "bstrlib.h"
---
> #include <lcthw/bstrlib.h>
2759c2759
< #ifdef __GNUC__
---
> #if defined(__GNUC__) && !defined(__APPLE__)
我把包含修改為<lcthw/bstrlib.h>娶耍，然后修復(fù)2759行ifdef的問(wèn)題免姿。
學(xué)習(xí)使用該庫(kù)
這個(gè)練習(xí)很短，只是讓你準(zhǔn)備好剩余的練習(xí)伺绽，它們會(huì)用到這個(gè)庫(kù)养泡。接下來(lái)兩個(gè)聯(lián)系中嗜湃，我會(huì)使用bstrlib.c來(lái)創(chuàng)建Hashmap`數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)奈应。
你現(xiàn)在應(yīng)該閱讀頭文件和實(shí)現(xiàn)澜掩，之后編寫(xiě)tests/bstr_tests.c來(lái)測(cè)試下列函數(shù)，來(lái)熟悉這個(gè)庫(kù)：
bfromcstr
從C風(fēng)格字符串中創(chuàng)建一個(gè)bstring杖挣。
blk2bstr
與上面相同肩榕，但是可以提供緩沖區(qū)長(zhǎng)度。
bstrcpy
復(fù)制bstring惩妇。
bassign
將一個(gè)bstring賦值為另一個(gè)株汉。
bassigncstr
將bsting的內(nèi)容設(shè)置為C字符串的內(nèi)容。
bassignblk
將bsting的內(nèi)容設(shè)置為C字符串的內(nèi)容歌殃，但是可以提供長(zhǎng)度乔妈。
bdestroy
銷(xiāo)毀bstring。
bconcat
在一個(gè)bstring末尾連接另一個(gè)氓皱。
bstricmp
比較兩個(gè)bstring路召，返回值與strcmp相同。
biseq
檢查兩個(gè)bstring是否相等波材。
binstr
判斷一個(gè)bstring是否被包含于另一個(gè)股淡。
bfindreplace
在一個(gè)bstring中尋找另一個(gè)，并且將其替換為別的廷区。
bsplit
將bstring分割為bstrList唯灵。
bformat
執(zhí)行字符串格式化，十分便利隙轻。
blength
獲取bstring的長(zhǎng)度埠帕。
bdata
獲取bstring的數(shù)據(jù)。
bchar
獲得bstring中的字符玖绿。
你的測(cè)試應(yīng)該覆蓋到所有這些操作搞监，以及你從頭文件中發(fā)現(xiàn)的更多有趣的東西。在valgrind下運(yùn)行測(cè)試镰矿，確保內(nèi)存使用正確琐驴。
