scanf输入字符串，缓冲区溢出如何防？

scanf 是一个强大的格式化输入函数，但它也是导致许多初学者困惑和错误的根源,尤其是在处理字符串时。

使用 %s 格式符读取字符串

这是最基本、最直接的方法。

基本用法

%s 格式符会读取连续的字符，直到遇到空白字符（空格、制表符 \t、换行符 \n）为止，并在末尾自动添加一个字符串结束符 \0。

语法：

scanf("%s", 字符数组名);

注意： scanf 对于 %s 不需要传递变量的地址（即不需要 &）,因为数组名本身就是其首元素的地址。

示例代码

#include <stdio.h>
int main() {
    char name[20]; // 定义一个可以容纳19个字符+1个'\0'的字符数组
    printf("请输入你的名字（不含空格）: ");
    scanf("%s", name);
    printf("你好, %s!\n", name);
    return 0;
}

运行示例 1 (输入不含空格):

请输入你的名字（不含空格）: Alice
你好, Alice!

运行示例 2 (输入含空格):

请输入你的名字（不含空格）: John Doe
你好, John!

你会发现，Doe 被留在了输入缓冲区中,等待下一次读取。

使用 %[^\n] 格式符读取一行（包含空格）

如果你想读取一整行输入，包括其中的空格，直到遇到换行符 \n 为止，可以使用 %[^\n]。

• %[...] 是一个“扫描集”（scanset）。
• ^ 表示“非”。
• [^n] 的意思就是“读取所有字符，直到遇到换行符 \n 为止”。

语法：

scanf("%[^\n]", 字符数组名);

示例代码

#include <stdio.h>
int main() {
    char sentence[100];
    printf("请输入一句话（可以包含空格）: ");
    // 注意：在 %[^\n] 前面最好加一个空格，用于跳过前一次输入留下的换行符
    scanf(" %[^\n]", sentence);
    printf("你输入的是: %s\n", sentence);
    return 0;
}

注意： scanf(" %[^\n]", ...); 开头那个空格非常重要！它会消耗掉输入流中残留的换行符（比如用户按回车后产生的 \n），从而避免 scanf 误以为已经读取到了行尾。

运行示例：

请输入一句话（可以包含空格）: C language is powerful and flexible.
你输入的是: C language is powerful and flexible.

使用 scanf("%s", ...) 的巨大风险：缓冲区溢出

这是 scanf 在处理字符串时最严重的问题。

问题所在

scanf("%s", ...) 不会检查输入的长度，如果用户输入的字符串长度超过了你定义的字符数组的大小，那么多余的字符就会溢出，覆盖掉数组后面的内存空间,这会导致：

• 程序崩溃。
• 数据被意外修改。
• 产生严重的安全漏洞（例如被恶意利用）。

危险示例

#include <stdio.h>
int main() {
    char name[5]; // 只能存4个字符 + '\0'
    printf("请输入一个名字: ");
    scanf("%s", name); // 危险！没有限制长度
    printf("你好, %s!\n", name);
    return 0;
}

危险运行示例：

请输入一个名字: ThisIsAVeryLongName
你好, ThisIsAVeryLongName!

虽然程序可能不会立即崩溃，但 name 数组后面的内存已经被破坏了,这是非常危险的。

安全地使用 scanf：限制输入长度

为了防止缓冲区溢出，scanf 提供了一种方法来限制读取的字符数，在 %s 和 %[...] 中,可以指定一个最大宽度。

语法：

scanf("%ms", 字符数组名); // m 是一个长度修饰符
// 或者
scanf("%[^\n]", 字符数组名); // 这种方式不安全，建议用下面的方式

推荐的、安全的方式是：

scanf("%19s", name); // 对于 char name[20]
scanf("%99[^\n]", sentence); // 对于 char sentence[100]

• %19s 表示最多读取 19 个字符。scanf 会自动在第 19 个字符后停止，并添加 \0，总共占用 20 个字节空间,非常安全。
• %99[^\n] 表示最多读取 99 个字符（直到遇到 \n），为 \0 预留空间。

安全示例

#include <stdio.h>
int main() {
    char name[5]; // 只能存4个字符 + '\0'
    printf("请输入一个名字: ");
    // 安全地读取，最多读取 4 个字符
    scanf("%4s", name);
    printf("你好, %s!\n", name);
    return 0;
}

安全运行示例：

请输入一个名字: ThisIsAVeryLongName
你好, This!

这次，scanf 只读取了前 4 个字符 This，后面的内容留在了输入缓冲区中，程序没有崩溃，name 数组也得到了保护。

scanf 输入字符串后的遗留问题

每次你使用 scanf 读取输入时，它都会读取输入缓冲区中的数据，但不会消耗掉最后的换行符 \n，这个 \n 会留在缓冲区中，成为下一次输入的“幽灵”。

问题示例

#include <stdio.h>
int main() {
    int age;
    char name[20];
    printf("请输入你的年龄: ");
    scanf("%d", &age); // 读取年龄，留下 '\n' 在缓冲区
    printf("请输入你的名字: ");
    scanf("%s", name); // %s 遇到 '\n' 就认为输入结束了！
    printf("年龄: %d, 名字: %s\n", age, name);
    return 0;
}

运行示例：

请输入你的年龄: 25
请输入你的名字: // 程序直接跳过，等待下一次输入
年龄: 25, 名字: (空字符串或未定义值)

当程序执行到第二个 scanf 时，它发现缓冲区开头就是 \n，于是立即认为读取结束，name 没有被正确赋值。

解决方案

有几种方法可以解决这个问题：

清空输入缓冲区（推荐）

定义一个函数来清除缓冲区中的所有剩余字符,直到遇到换行符或文件结尾。

void clearInputBuffer() {
    int c;
    // 读取并丢弃字符，直到遇到换行符或EOF
    while ((c = getchar()) != '\n' && c != EOF);
}

然后在每次 scanf 后调用它（除了你明确想利用 \n 的情况，如 scanf(" %[^\n]")）。

修正后的代码：

#include <stdio.h>
void clearInputBuffer() {
    int c;
    while ((c = getchar()) != '\n' && c != EOF);
}
int main() {
    int age;
    char name[20];
    printf("请输入你的年龄: ");
    scanf("%d", &age);
    clearInputBuffer(); // 清除缓冲区中的 '\n'
    printf("请输入你的名字: ");
    scanf("%s", name);
    printf("年龄: %d, 名字: %s\n", age, name);
    return 0;
}

在格式字符串中消耗掉换行符

对于数字后面紧跟字符串的情况，可以在 %d 后面加一个空格，这个空格会告诉 scanf 跳过接下来的所有空白字符（包括 \n）。

#include <stdio.h>
int main() {
    int age;
    char name[20];
    printf("请输入你的年龄: ");
    scanf("%d ", &age); // 注意 %d 后面的空格！
    printf("请输入你的名字: ");
    scanf("%s", name);
    printf("年龄: %d, 名字: %s\n", age, name);
    return 0;
}

这个方法很巧妙，但有时会让人困惑，不如 clearInputBuffer 函数清晰。

更好的替代方案：fgets

对于C语言初学者和大多数应用场景来说，fgets 是比 scanf 更安全、更可靠的字符串输入函数。

fgets 专门用于从流（如 stdin，标准输入）中读取一行。

语法：

fgets(字符数组名, 数组大小, 输入流);

• 字符数组名：存储读取内容的数组。
• 数组大小：最多读取 n-1 个字符，并在末尾自动添加 \0,这从根本上杜绝了缓冲区溢出的风险。
• 输入流：通常是 stdin,代表键盘输入。

fgets 的优点

1. 绝对安全：因为它需要你提供缓冲区的大小,所以永远不会发生溢出。
2. 行为一致：总能读取一行，包括换行符 \n（如果该行长度不超过 n-1）。
3. 简单直观。

fgets 的缺点

1. 它会保留换行符 \n，如果不需要这个换行符,你需要手动将它去掉。

示例代码

#include <stdio.h>
#include <string.h> // 用于 strlen
int main() {
    char name[20];
    printf("请输入你的名字: ");
    // sizeof(name) 会计算出数组的大小，这里是20
    fgets(name, sizeof(name), stdin);
    // 去掉末尾的换行符（如果存在）
    size_t len = strlen(name);
    if (len > 0 && name[len - 1] == '\n') {
        name[len - 1] = '\0'; // 将换行符替换为字符串结束符
    }
    printf("你好, %s!\n", name);
    return 0;
}

运行示例：

请输入你的名字: Bob Smith
你好, Bob Smith!

总结与最佳实践

核心建议：

1. 永远不要使用 scanf("%s", ...) 来读取用户输入的字符串。 它太危险了。
2. 首选 fgets 函数。 它是现代C语言中处理字符串输入最安全、最可靠的方式。
3. 如果你因为某些原因必须使用 scanf，请务必使用宽度限制（如 scanf("%19s", name)），并且记得处理输入缓冲区中遗留的换行符。