sprintf、vsprintf、sprintf_s、vsprintf_s、_snprintf、_vsnprintf、snprintf、vsnprintf 函式辨析
看了題目中的幾個函式名是不是有點頭暈？為了防止以後總在這樣的細節裡糾纏不清，今天我們就來好好地辨析一下這幾個函式的異同。
實驗環境：
Windows下使用VS2017
Linux下使用gcc4.9.4
為了驗證函式的安全性我們設計瞭如下結構
const int len = 4; #pragma pack(push) #pragma pack(1) struct Data { char buf[len]; char guard; Data() { for (int i = 0; i < len; ++i) { buf[i]= '*'; } guard = 0xF; } void Display() { std::cout << "sizeof(Data) = " << sizeof(Data) << std::endl; std::cout << "buf = " << buf << std::endl; std::cout << "guard = " << (unsigned int)guard << std::endl;if (guard != 0xF) { std::cout << "memory has been broken." << std::endl; } std::cout << "---------------" << std::endl; } }; #pragma pack(pop)
當我們把資料寫到Data.buf欄位中去的時候，如果發生了記憶體越界的情況，Data.gurad欄位的記憶體會被修改。我們以此來推斷函式的安全性。
一、sprintf（Linux/Windows）
Linux下的函式原型：int sprintf(char *str, const char *format, ...);
測試程式碼：
int main() { Data data; data.Display(); int ret = sprintf(data.buf, "%d", 12); std::cout << "ret = " << ret << std::endl; data.Display(); std::cin.get(); return 0; }
在VS2017環境中，這個函式被標記為不安全的，如果使用了，編譯器會報警告，如果非要使用，必須在編譯的時候增加巨集定義：_CRT_SECURE_NO_WARNINGS，告訴編譯器忽略安全警告。在Linux下此函式可以正常使用。而且這個函式在Windows下和Linux下行為也是一樣的。具體如下：
1.當源資料的長度【小於】len，sprintf把資料完整的寫到目標記憶體，並保證尾部以0結尾，返回寫入的位元組數。此時該函式的行為是安全的。
例如：
sprintf(data.buf, "%d", 12);
輸出：
sizeof(Data) = 5 buf = ****燙燙燙 guard = 15 --------------- ret = 2 sizeof(Data) = 5 buf = 12 guard = 15 ---------------
2.當源資料的長度【等於】len，sprintf把資料完整的寫到目標記憶體，並在目標記憶體的尾部多寫入一個0，返回寫入的位元組數。此時該函式已經發生拷貝越界的情況了。所以，當用戶以為分配的記憶體剛剛好滿足拷貝需求的時候，其實已經發生了潛在的風險。
例如：
sprintf(data.buf, "%d", 1234);
輸出：
sizeof(Data) = 5 buf = ****燙燙燙 guard = 15 --------------- ret = 4 sizeof(Data) = 5 buf = 1234 guard = 0 memory has been broken. ---------------
3.當源資料的長度【大於】len，sprintf把資料完整的寫到目標記憶體，返回寫入的位元組數，壓根不管記憶體越界的情況，甚至連個錯誤碼都不返回。
例如：
sprintf(data.buf, "%d", 123456);
輸出：
sizeof(Data) = 5 buf = ****燙燙燙 guard = 15 --------------- ret = 6 sizeof(Data) = 5 buf = 123456 guard = 53 memory has been broken. ---------------
總結：以上三組實驗結果，在Windows和Linux下均可以得到驗證，可見sprintf函式的安全係數幾乎為0，不推薦大家使用。
vsprintf的行為與sprintf一樣。
二、sprintf_s（Windows only）
為了彌補sprintf函式的不足，高版本的MSVC環境中引入了sprintf_s函式，在呼叫的時候支援使用者傳入目標記憶體的長度，函式原型可以簡略的表示為：
int sprintf_s(char *buf, size_t buf_size, const char *format, ...);
1.當源資料的長度【小於】len，sprintf把資料完整的寫到目標記憶體，並保證尾部以0結尾，返回寫入的位元組數。此時該函式的行為是安全的。
例如：
sprintf_s(data.buf, len, "%d", 12);
輸出：
sizeof(Data) = 5 buf = ****燙燙燙 guard = 15 --------------- ret = 2 sizeof(Data) = 5 buf = 12 guard = 15 ---------------
2.當源資料的長度【等於】或者【大於】len的時候，呼叫此函式將會觸發斷言。Debug模式下會彈出執行時錯誤提示框，告訴使用者"Buffer too small"；Release模式下程式會直接崩潰。
例如：
sprintf_s(data.buf, len, "%d", 1234);
Debug模式下執行，會觸發assert，如下圖：
總結：sprintf_s函式只能在Windows下使用，雖然不會出現寫壞記憶體的情況，但是會觸發assert，導致程式中斷，使用起來也要慎重。
vsprintf_s的行為與sprintf_s一樣。
三、_snprintf（Windows only）
也許是覺得sprintf_s也不夠安全，MSVC環境中還引入了一個名為_snprintf的函式，其函式原型和sprintf_s類似，可以表示為：
int _snprintf(char *buf, size_t buf_size, const char *format, ...);
其表現行為如下：
例1，當源資料的長度【小於】len，能保證完整寫入，並以0結尾，返回實際寫入的位元組數：
_snprintf(data.buf, len, "%d", 12);
輸出：
sizeof(Data) = 5 buf = ****燙燙燙 guard = 15 --------------- ret = 2 sizeof(Data) = 5 buf = 12 guard = 15 ---------------
例2，當源資料的長度【等於】len，能保證完整寫入，結尾不做任何處理，返回實際寫入的位元組數：
_snprintf(data.buf, len, "%d", 1234);
輸出:
sizeof(Data) = 5 buf = ****燙燙燙 guard = 15 --------------- ret = 4 sizeof(Data) = 5 buf = 1234燙燙燙 guard = 15 ---------------
例3，當源資料的長度【大於】len，最多寫入【len】個字元，結尾不錯任何處理，返回【-1】：
_snprintf(data.buf, len, "%d", 123456);
輸出：
sizeof(Data) = 5 buf = ****燙燙燙 guard = 15 --------------- ret = -1 sizeof(Data) = 5 buf = 1234燙燙燙 guard = 15 ---------------
總結：_snprintf函式只能在Windows下使用，最多寫入【size】個字元，永遠不破壞記憶體，也不會觸發中斷，但不能保證目標記憶體以0結尾。通過返回值可以知道函式呼叫是否成功，返回值>=0的時候，表示呼叫成功，返回了實際寫入的字元數；返回值為-1的時候，表示目標記憶體太小，導致呼叫失敗，但是已經盡力做了填充。
_vsnprintf的行為與_snprintf一樣。
四、snprintf（Linux/Windows）
Linux下的函式原型為：
int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);
這個函式在Windows和Linux下均可以使用，並且行為一致。即：最多寫入【size-1】個字元到目標記憶體，並保證以0結尾。返回值是【應該寫入的位元組數】，而不是【實際寫入的位元組數】
例1，當源資料的長度【小於】len，能保證完整寫入，並以0結尾，返回實際寫入的位元組數：
snprintf(data.buf, len, "%d", 12);
輸出：
sizeof(Data) = 5 buf = ****燙燙燙 guard = 15 --------------- ret = 2 sizeof(Data) = 5 buf = 12 guard = 15 ---------------
例2：當源資料的長度【等於】len，實際上只寫入了【len-1】個字元，最後一個字元用0填充,但返回值卻是【len】：
snprintf(data.buf, len, "%d", 1234);
輸出：
sizeof(Data) = 5 buf = ****燙燙燙 guard = 15 --------------- ret = 4 sizeof(Data) = 5 buf = 123 guard = 15 ---------------
例3，當源資料的長度【大於】len，最多也只寫入【len-1】個字元，最後一個字元用0填充，但返回值卻是【應該要寫入的位元組數】：
snprintf(data.buf, len, "%d", 123456);
輸出：
sizeof(Data) = 5 buf = ****燙燙燙 guard = 15 --------------- ret = 6 sizeof(Data) = 5 buf = 123 guard = 15 ---------------
總結：snprintf函式，可以在Linux/Windows雙平臺下使用，最多寫入【size-1】個字元，永遠不會破壞記憶體，也不會觸發中斷，並總能保證目標記憶體能以0結尾。唯一的問題是返回值不可靠，無法推斷呼叫是否失敗。
vsnprintf的行為與snprintf一樣。
寫到這裡，sprintf系列的相關函式都講完了，貌似沒有一個完美的函式。不過既然知道了它們的具體行為，就可以根據應用場景挑選適合的函式。
補充：既然已經寫到這兒了，就順便利用這個機會順便把strcpy函式簇也研究一下吧。
測試程式碼：
int main() { Data data; data.Display(); const char * ret = strncpy(data.buf, "12345678", len); std::cout << "ret = " << ret << std::endl; data.Display(); std::cin.get(); return 0; }
一、strcpy（Linux/Windows）
函式原型為：char *strcpy(char *dest, const char *src);
最古老的字串拷貝函式，原理很簡單，從源字串依次拷貝字元到目標地址，直到遇到0為止，如遇到記憶體重疊的時候，需要特殊處理。總是返回實際寫入的字元數，不會處理記憶體越界的情況，也是毫無安全性，在此不做贅述。
二、strcpy_s（Windows only）
是Windows獨有的函式，原型可以描述為：
int strcpy_s(char *dest, size_t size, const char *src);
注意返回值不再是目標字串的首地址，而是一個int。
當源字串長度【小於】或【等於】目標記憶體的時候，此函式可以安全執行，返回值為【0】，當源字串長度【大於】目標記憶體的時候，此函式會觸發assert斷言，導致程式中斷。這個函式不會導致記憶體破壞。
三、strncpy_s（Windows only）
是Windows獨有的函式，原型可以描述為：
int strncpy_s(char *dest, size_t dest_size, const char *src, size_t count);
返回值也是一個int。
這個函式除了能指定目標記憶體的大小，還能指定拷貝的字元數量，相當於做了雙重保護。
但是注意必須滿足【count <= dest_size - 1】，這個函式才能正確呼叫，否則也會觸發assert中斷。
四、strncpy（Linux/Windows）
函式原型：char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t size);
行為與strcpy類似，從源字串依次拷貝字元到目標地址，直到遇到0或者目標記憶體已寫滿為止，最多拷貝【size】個字元。這個函式不會破壞記憶體，也不會導致程式中斷，但是無法保證目標字串以0結尾。
例如：
strncpy(data.buf, "12345", len);
輸出：
sizeof(Data) = 5 buf = ****燙燙燙 guard = 15 --------------- ret = 1234燙燙燙 sizeof(Data) = 5 buf = 1234燙燙燙 guard = 15 ---------------