C-strlen（）似乎返回6的最小值

Question

以下是CS50课程练习的一部分。完整的问题在这里描述：https://cs50.harvard.edu/x/2021/psets/2/substitution/

简而言之：在命令行上，您提供了一个26个长的字母数组作为参数，这些字母将用于“加密”一个字符串，该字符串在运行时被提示为明文。

然后将明文数组循环，并将其ascii整数值（略为简化）用于索引到作为命令行参数提供的26个字母密钥中，从而加密初始明文字符串（ptxt）并将其存储在新的密文字符串（ctxt）中。

我遇到的问题是，对于纯文本小于6的输入，我用来在'n'中存储ptxt长度的strlen（）函数似乎返回6。因此，如果我在明文提示下只键入字母“a”，n似乎被设置为6。

以下例子：

$ ./替换YTNSHVEFXRBAUQZCLWDMIPGJO

明文：a

密文：y.G[

密文有6长

预期的输出应该是'y'，但显然有些东西超出了范围——长度不应该是6，而应该是1。让我发疯的是——如果你在初始化'n'后取消对printf语句的注释，那么代码会突然起作用，你会得到以下结果：

$ ./替换YTNSHVEFXRBAUQZCLWDMIPGJO

明文：a

明文长度为1

密文：y

密文的长度是1

我错过了什么？printf调用是如何解决这个问题的？

快把我逼疯了：）

#include <cs50.h>
#include <ctype.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

bool is_letter(string array);
char encrypt(string key, char c);

//Command Line input a key to 'encrypt' some plaintext inputted at runtime
int main(int argc, string argv[])
{
    // if there are NOT 2 arguments OR the first argument is NOT just letters OR is not 26 letters
    if (argc != 2 || !is_letter(argv[1]) || strlen(argv[1]) != 26)
    {
        printf("Usage: ./caesar key (where key must be 26 letters)\n");
        return 1;
    }

    // prompt user for a plaintext string, store the length in n and initialize a ciphertext string with same length
    string ptxt = get_string("plaintext: ");
    int n = strlen(ptxt);
    //printf("plaintext is %i long\n", n); //this is here to correct n (try commenting out this line and see what happens for ptxt < 6)
    char ctxt[n];
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        ctxt[i] = encrypt(argv[1], ptxt[i]);
    }
    printf("ciphertext: %s\n", ctxt);
    printf("ciphertext is %i long\n", (int) strlen(ctxt));
    return 0;
}


// function that checks whether command line argument is all letters
bool is_letter(string array)
{
    int n = strlen(array);
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        if (!isalpha(array[i])) //loop over string - if any char is not a letter - return false
        {
            return false;
        }
    }
    return true; //reaching this means all chars in the string are a letter - return true
}

//function that takes a key and a char and returns the "encrypted" char
char encrypt(string key, char c)
{
    if (isalpha(c))
    {
        int n = 0;
        char letter = 0;
        if (isupper(c))
        {
            n = c - 65;
            letter = key[n];
            return toupper(letter);
        }
        else
        {
            n = c - 97;
            letter = key[n];
            return tolower(letter);
        }
    }
    else
    {
        return c;
    }
}

Answer 1

C中没有“字符串”这个词。C中的“字符串”实际上是字节数组，char*。C中的数组不知道它们有多长，没有内置的边界检查。你要么需要知道它们的大小，要么就有一个终结者。“字符串”以0结尾，称为“空字节”，通常表示为\0。

strlen读取字节，直到看到空字节。如果没有空字节，strlen将愉快地从数组末尾进入垃圾内存，直到它碰巧看到空字节，或者操作系统阻止程序超出其内存边界，这是一个分段错误。

// A basic strlen() implementation.
size_t my_strlen(const char *string) {
    size_t len;

    // no body, just counting until it sees a null byte.
    for( len = 0; string[len] != '\0'; len++ );
    
    return len;
}

（IMO CS50在学习C时试图隐藏这一点是有害的。有一个悠久的传统，就是试图把C当作不是C来对待。C的裸机、热棒、没有护栏的特性不能零碎地隐藏起来。你要么会得到一个混乱的结果，要么会得到一种新的语言。如果你想要字符串，请使用C或像GLib这样完全实现的库。）

当逐字节创建新字符串时，必须终止它。它必须有一个额外的字节来存储0。

    // Allocate an extra byte for the terminating null.
    // At this point ctxt contains garbage.
    char ctxt[n+1];
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        ctxt[i] = encrypt(argv[1], ptxt[i]);
    }

    // Terminate the string.
    ctxt[n] = '\0';

printf调用是如何解决这个问题的？

当您像char ctxt[n 1]这样分配内存时，它是未初始化的。它不会自动归零。它包含了记忆中的所有垃圾。你可以走运，得到全零。它可能包含其他字符串。它可能包含看起来像随机垃圾的东西。

在分配ctxt之前添加printf会稍微改变分配给ctxt的内存块printf还必须分配内存，因此ctxt可能会得到一个恰好以零开头的稍有不同的内存块ctxt可能会得到printf分配、归零和释放的内存块。由于内存是一种全局资源，程序某个部分的更改可能会暴露或隐藏程序另一部分的内存错误。

valgrind和AddressSanitizer等工具可以帮助发现这些微妙的错误。