C言語でstrcat/strncat/strcat_s関数の使い方と自作関数を教えて！
こういった悩みにお答えします．
本記事の信頼性
- リアルタイムシステムの研究歴12年．
- 東大教員の時に，英語でOS（Linuxカーネル）の授業．
- 2012年9月～2013年8月にアメリカのノースカロライナ大学チャペルヒル校（UNC）コンピュータサイエンス学部で客員研究員として勤務．C言語でリアルタイムLinuxの研究開発．
- プログラミング歴15年以上，習得している言語: C/C++，Python，Solidity/Vyper，Java，Ruby，Go，Rust，D，HTML/CSS/JS/PHP，MATLAB，Verse（UEFN）, Assembler (x64，ARM)．
- 東大教員の時に，C++言語で開発した「LLVMコンパイラの拡張」，C言語で開発した独自のリアルタイムOS「Mcube Kernel」をGitHubにオープンソースとして公開．
- 2020年1月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるGuarantee Happiness LLCのCTOとしてECサイト開発やWeb/SNSマーケティングの業務．2022年6月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるJapanese Tar Heel, Inc.のCEO兼CTO．
- 最近は自然言語処理AIとイーサリアムに関する有益な情報発信に従事．
- （AI全般を含む）自然言語処理AIの論文の日本語訳や，AIチャットボット（ChatGPT，Auto-GPT，Gemini（旧Bard）など）の記事を50本以上執筆．アメリカのサンフランシスコ（広義のシリコンバレー）の会社でプロンプトエンジニア・マネージャー・Quality Assurance（QA）の業務委託の経験あり．
- （スマートコントラクトのプログラミングを含む）イーサリアムや仮想通貨全般の記事を200本以上執筆．イギリスのロンドンの会社で仮想通貨の英語の記事を日本語に翻訳する業務委託の経験あり．
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目次
strcat関数
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char *strcat(char *dest, const char *src); |
strcat関数は，dest文字列の後にsrc文字列を追加する関数です．
その際，destの最後にある終端のヌルバイト ('\0') は上書きされ，新たに生成された文字列の末尾に終端のヌルバイトを追加します．
srcとdestのメモリ領域は重なってはいけません．（未定義の動作になります．）
destはsrcのコピーを受け取るのに十分な大きさが必要です．
strcat関数の返り値は，destへのポインタです．
文字列をコピーするstrcpy関数の使い方を知りたいあなたはこちらからどうぞ．
strcat関数の使い方
strcat関数の使い方は以下になります．
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/* * Author: Hiroyuki Chishiro * License: 2-Clause BSD */ #include <stdio.h> #include <string.h> #define BUFSIZE 16 int main(void) { char dest[BUFSIZE], src[BUFSIZE]; printf("Please input a string: "); scanf("%s", dest); printf("Please input a string: "); scanf("%s", src); strcat(dest, src); printf("src = %s\n", src); printf("dest = %s\n", dest); return 0; } |
実行結果は以下になります．
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$ gcc strcat.c $ a.out Please input a string: abc Please input a string: de src = de dest = abcde |
strcat関数の自作関数
strcat関数の自作関数は以下になります．
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/* * Author: Hiroyuki Chishiro * License: 2-Clause BSD */ #include <stdio.h> #define BUFSIZE 16 char *mystrcat(char *dest, const char *src) { char *tmp = dest; while (*dest) { dest++; } while ((*dest++ = *src++)) { } return tmp; } int main(void) { char dest[BUFSIZE], src[BUFSIZE]; printf("Please input a string: "); scanf("%s", dest); printf("Please input a string: "); scanf("%s", src); mystrcat(dest, src); printf("src = %s\n", src); printf("dest = %s\n", dest); return 0; } |
実行結果は以下になります．
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$ gcc mystrcat.c $ a.out Please input a string: abc Please input a string: de src = de dest = abcde |
strcat関数の注意点
strcat関数は，バッファサイズより長い文字をコピーするとバッファオーバーフローが発生することに注意して下さい．
strcat.cのコードで文字列でsrcに「abcdefghijklmnopqrstuvwxyz」，destに「abcdefghijklmnopqrstuvwxyz」を入力した結果は以下になります．
destは「abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyz」 と'\0'の合計53文字になりますが，BUFSIZEは16なので，以下の6行目でバッファオーバーフローが発生して「*** stack smashing detected ***: terminated」と表示されていることがわかります．
※strcat.cでは，15行目と17行目のscanf関数と19行目のstrcat関数でバッファオーバーフローが発生しています．
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$ gcc strcat.c $ a.out Please input a string: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz Please input a string: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz src = abcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyz dest = abcdefghijklmnopabcdefghijklmnopqrstuvwxyzabcdefghijklmnopqrstuvwxyz *** stack smashing detected ***: terminated zsh: abort (core dumped) a.out |
strncat関数
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char *strncat(char *dest, const char *src, size_t n); |
strncat関数はstrcat関数と似ていますが，srcの最大nバイトが利用されること，srcがnバイト以上の場合，srcはヌル終端されている必要はない点が異なります．
srcがnバイト以上の場合，strncat関数はdestにn + 1バイト（srcからのnバイトと終端のヌルバイト）を書き込みます．
したがって，destのサイズは少なくともstrlen(dest) + n + 1バイト必要です．
strncat関数の使い方
strncat関数の使い方は以下になります．
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/* * Author: Hiroyuki Chishiro * License: 2-Clause BSD */ #include <stdio.h> #include <string.h> #define BUFSIZE 16 int main(void) { char dest[BUFSIZE], src[BUFSIZE]; printf("Please input a string: "); scanf("%s", dest); printf("Please input a string: "); scanf("%s", src); strncat(dest, src, strlen(src)); printf("src = %s\n", src); printf("dest = %s\n", dest); return 0; } |
実行結果は以下になります．
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$ gcc strncat.c $ a.out Please input a string: abc Please input a string: de src = de dest = abcde |
strncat関数の自作関数
strncat関数の自作関数は以下になります．
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/* * Author: Hiroyuki Chishiro * License: 2-Clause BSD */ #include <stdio.h> #include <string.h> #define BUFSIZE 16 char *mystrncat(char *dest, const char *src, size_t n) { char *tmp = dest; if (n) { while (*dest) { dest++; } while ((*dest++ = *src++) != 0) { if (--n == 0) { *dest = '\0'; break; } } } return tmp; } int main(void) { char dest[BUFSIZE], src[BUFSIZE]; printf("Please input a string: "); scanf("%s", dest); printf("Please input a string: "); scanf("%s", src); mystrncat(dest, src, strlen(src)); printf("src = %s\n", src); printf("dest = %s\n", dest); return 0; } |
実行結果は以下になります．
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$ gcc mystrncat.c $ a.out Please input a string: abc Please input a string: de src = de dest = abcde |
strcat_s関数
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errno_t strcat_s(char *strDestination, size_t numberOfElements, const char *strSource); |
strcat_s関数は，strSourceをstrDestinationに追加し，結果の文字列をヌルバイトで終了させます．
strSourceの最初の文字は，strDestinationの終端のヌルバイトを上書きします．
strcat_s関数の動作は，strSourceをstrDestinationの文字列が重なっている場合は未定義になります．
第2引数numberOfElementsは，残りのサイズではなく，バッファの合計サイズであることに注意してください．
strcat_s関数返り値は，正常に終了した場合は0，それ以外の場合はエラーになります．
strcat_s関数はVisual Studioでは利用できますが，GCC/Clangでは利用できないことに注意して下さい．
strcat_s関数の使い方
strcat_s関数の使い方は以下になります．
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/* * Author: Hiroyuki Chishiro * License: 2-Clause BSD */ #include <stdio.h> #include <string.h> #define BUFSIZE 16 int main(void) { char dest[BUFSIZE], src[BUFSIZE]; printf("Please input a string: "); scanf("%s", dest); printf("Please input a string: "); scanf("%s", src); strcat_s(dest, sizeof(dest), src); printf("src = %s\n", src); printf("dest = %s\n", dest); return 0; } |
Visual Studioでの実行結果は以下になります．
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Please input a string: abc Please input a string: de src = de dest = abcde *.exe (プロセス *) は、コード 0 で終 了しました。 このウィンドウを閉じるには、任意のキーを押してください... |
strcat_s関数の自作関数
strcat_s関数の自作関数は以下になります．
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/* * Author: Hiroyuki Chishiro * License: 2-Clause BSD */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <errno.h> #define BUFSIZE 16 char *mystrcat(char *dest, const char *src) { char *tmp = dest; while (*dest) { dest++; } while ((*dest++ = *src++)) { } return tmp; } errno_t mystrcat_s(char *strDestination, size_t numberOfElements, const char *strSource) { if (strDestination == NULL) { abort(); return EINVAL; } else if (strSource == NULL) { strDestination[0] = '\0'; abort(); return EINVAL; } else if (numberOfElements <= strlen(strDestination) + strlen(strSource)) { strDestination[0] = '\0'; abort(); return ERANGE; } mystrcat(strDestination, strSource); return 0; } int main(void) { char dest[BUFSIZE], src[BUFSIZE]; printf("Please input a string: "); scanf("%s", dest); printf("Please input a string: "); scanf("%s", src); mystrcat_s(dest, sizeof(dest), src); printf("src = %s\n", src); printf("dest = %s\n", dest); return 0; } |
実行結果は以下になります．同様です．
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Please input a string: abc Please input a string: de src = de dest = abcde *.exe (プロセス *) は、コード 0 で終 了しました。 このウィンドウを閉じるには、任意のキーを押してください... |
まとめ
C言語でstrcat/strncat/strcat_s関数の使い方と自作関数を紹介しました．
strcat/strncat関数はGCC/Clang/Visual Studioで利用できますが，strcat_s関数はVisual Studioしか利用できないことに注意して下さい．
C言語を独学で習得することは難しいです．
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