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Add: string.md

README.md

@@ -121,3 +121,16 @@
 
 </div>
 </details>
+
+### 第六次课————c风格字符串
+
+<details>
+<summary>点击展开</summary>
+<div markdown="1">
+
+#### 讲义
+
+[C语言进阶——C风格字符串](https://ucas-ctf.github.io/posts/2024/2_advanced_C/string)
+
+</div>
+</details>

posts/2024/2_advanced_C/code/string/strcat.c

@@ -0,0 +1,25 @@
+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+
+void read(char *str) {                          // 将字符串读入到从str开始的一段内存中
+    int i = 0;
+    char c;     
+    while ((c = getchar()) != '\n') {           // 检查读入的字符是否等于约定的字符串结尾字符，这里是'\n'
+        str[i++] = c;
+    }
+    str[i] = '\0';                              // 注意字符串总是以'\0'作为结束
+}
+
+int main() {
+    char str2[10], str1[10];
+    printf("str1=%p\nstr2=%p\n", str1, str2);
+    puts("Please input the first string:");
+    read(str1);
+    puts("Please input the second string:");
+    read(str2);
+    printf("Content of the second string: %s\n", str2);
+    strcat(str1, str2);
+    printf("Result: %s\n", str1);
+    printf("Content of the second string: %s\n", str2);
+    return 0;
+}

posts/2024/2_advanced_C/code/string/strcmp.c

@@ -0,0 +1,32 @@
+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+
+void read(char *str) {                          // 将字符串读入到从str开始的一段内存中
+    int i = 0;
+    char c;     
+    while ((c = getchar()) != '\n') {           // 检查读入的字符是否等于约定的字符串结尾字符，这里是'\n'
+        str[i++] = c;
+        if (i >= 99) {                          // 检查字符串长度是否超出了可接受的范围
+            while ((c = getchar()) != '\n')
+                ;                               // 空循环，清空输入缓存，防止影响下一次读入
+            break;
+        }
+    }
+    str[i] = '\0';                              // 注意字符串总是以'\0'作为结束
+}
+
+int main() {
+    char str1[100], str2[100];
+    puts("Please input the first string:");
+    read(str1);
+    puts("Please input the second string:");
+    read(str2);
+    int ret = strcmp(str1, str2);
+    if (ret < 0)
+        puts("Compare Result: str1 < str2");
+    else if (ret > 0)
+        puts("Compare Result: str1 > str2");
+    else
+        puts("Compare Result: str1 = str2");
+    return 0;
+}

posts/2024/2_advanced_C/code/string/strcpy.c

@@ -0,0 +1,25 @@
+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+
+void read(char *str) {                          // 将字符串读入到从str开始的一段内存中
+    int i = 0;
+    char c;     
+    while ((c = getchar()) != '\n') {           // 检查读入的字符是否等于约定的字符串结尾字符，这里是'\n'
+        str[i++] = c;
+    }
+    str[i] = '\0';                              // 注意字符串总是以'\0'作为结束
+}
+
+int main() {
+    char str2[10], str1[10];
+    printf("str1=%p\nstr2=%p\n", str1, str2);
+    puts("Please input the first string:");
+    read(str1);
+    puts("Please input the second string:");
+    read(str2);
+    printf("Content of the second string: %s\n", str2);
+    strcpy(str1, str2);
+    printf("Result: %s\n", str1);
+    printf("Content of the second string: %s\n", str2);
+    return 0;
+}

posts/2024/2_advanced_C/code/string/strlen.c

@@ -0,0 +1,25 @@
+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+
+void read(char *str) {                          // 将字符串读入到从str开始的一段内存中
+    int i = 0;
+    char c;     
+    while ((c = getchar()) != '\n') {           // 检查读入的字符是否等于约定的字符串结尾字符，这里是'\n'
+        str[i++] = c;
+        if (i >= 99) {                          // 检查字符串长度是否超出了可接受的范围
+            while ((c = getchar()) != '\n')
+                ;                               // 空循环，清空输入缓存，防止影响下一次读入
+            break;
+        }
+    }
+    str[i] = '\0';                              // 注意字符串总是以'\0'作为结束
+}
+
+int main() {
+    char str[100];
+    puts("Please input a string:");
+    read(str);
+    int len = strlen(str);
+    printf("The length of str is: %d\n", len);
+    return 0;
+}

posts/2024/2_advanced_C/code/string/strstr.c

@@ -0,0 +1,26 @@
+#include <stdio.h>
+#include <string.h>
+
+void read(char *str) {                          // 将字符串读入到从str开始的一段内存中
+    int i = 0;
+    char c;     
+    while ((c = getchar()) != '\n') {           // 检查读入的字符是否等于约定的字符串结尾字符，这里是'\n'
+        str[i++] = c;
+    }
+    str[i] = '\0';                              // 注意字符串总是以'\0'作为结束
+}
+
+int main() {
+    char str2[10], str1[10];
+    puts("Please input the first string:");
+    read(str1);
+    puts("Please input the second string:");
+    read(str2);
+    char *res = strstr(str1, str2);
+    if (res == NULL) {
+        puts("Not Found.");
+    } else {
+        printf("Found at %d.\n", (int)(res - str1));
+    }
+    return 0;
+}

posts/2024/2_advanced_C/string.md

@@ -0,0 +1,170 @@
+# C语言进阶：字符串
+
+Author: [doyo](https://github.com/doyo2024)
+
+## C风格字符串
+
+所谓字符串，顾名思义，就是一连串不间断的字符（注意，不间断不意味着不能有空格，事实上空格也是一种特殊的字符）。如果你学过OI，你可能经常使用一种“string”类型的字符串。但是，string是C++中才有的，在C语言中用不了。
+
+在C语言中，我们使用的是一种被称之为“C风格字符串”的形式来描述字符串，即使用一个以“`\0`”结尾的`char`类型数组来存放字符串，例如：
+
+```c
+char str[] = "Hello World!\0";
+```
+
+`char`类型用于定义字符变量。一个`char`类型变量占用一个字节（即1B，8bit）的内存空间，可以存放一个ASCII字符。这里的“`\0`”是一个字符，前面的“`\`”是一个转义符，表示它后面的一个字符（例如这里的“`0`”）不表示其原本的意思，而是一个特殊含义（例如“`\n`”不表示小写字母n而是换行）。所以，“`\0`”表示的不是一个ASCII码为0x30的字符“0”，而是一个ASCII码为0x00的空字符。所以，我们也可以说“C风格字符串”是以空字符为结尾的字符串。
+
+一般情况下，我们也常常会省略字符串末尾的这个“`\0`”，因为在计算机内部存储字符串常量时会自动为其添加“`\0`”，所以，我们更常使用的是下面这种等价的定义方式：
+
+```c
+char str[] = "Hello World!";
+```
+
+这个字符串长度为12（10个英文字母+1个空格+1个叹号），但实际需要占用13B的内存空间，因为“`\0`”也要占用1B的字节。
+
+### 字符串的读入
+
+C语言中，比较常见的有两种方式：`scanf()`函数和`getchar()`函数（我知道有同学会用`cin`，但那是C++才有的东西）。
+
+`scanf()`函数的用法与读入整数时类似：
+
+```c
+char str[100];          // 给要读入的字符串留够空间！
+scanf("%s", str);
+```
+
+我们使用占位符“`%s`”来表示字符串。此处我们传入的第二个参数`str`已经是一个指针了，所以我们不需要再对它取一次地址。
+
+使用上述方法时，默认读入的字符串以空格为结尾，毕竟你不可能在终端中输入空字符。但这也导致它在处理字符串读入时可能不够灵活（例如它必须用两个“`%s`”占位符才能读入“Hello World!”），所以，我们有时也会使用`getchar()`函数作为替代，例如：
+
+```c
+void read(char *str) {                          // 将字符串读入到从str开始的一段内存中
+    int i = 0;
+    char c;     
+    while ((c = getchar()) != '\n') {           // 检查读入的字符是否等于约定的字符串结尾字符，这里是'\n'
+        str[i++] = c;
+        if (i >= 99) {                          // 检查字符串长度是否超出了可接受的范围
+            while ((c = getchar()) != '\n')
+                ;                               // 空循环，清空输入缓存，防止影响下一次读入
+            break;
+        }
+    }
+    str[i] = '\0';                              // 注意字符串总是以'\0'作为结束
+}
+```
+
+上面这种方法要灵活的多，因为它可以以你想要的字符来区分输入中的不同字符串，例如上例中展示的便是以“`\n`”来进行区分。你也可以使用其它字符，但注意，使用的字符必须是你能通过键盘输入的字符。
+
+### 字符串的输出
+
+字符串的输出要简单的多，使用`printf()`函数即可，程序会在遇到“`\0`”时自动停止输出：
+
+```c
+printf("%s", str);
+```
+
+也可以使用`puts()`函数，这个函数的不同之处在于它会自动在字符串输出结束后进行换行：
+
+```c
+puts(str);
+```
+
+## string.h与常见字符串处理函数
+
+常见的字符串处理函数几乎都可以在string.h中找到。
+
+### 获取字符串长度
+
+字符串最基本的操作之一。
+
+函数原型：
+
+```c
+size_t strlen(const char *str)
+```
+
+该函数传入一个参数`str`，为目标字符串；返回一个整数值，表示`str`的长度（不计入字符串结尾的“`\0`”）。
+
+[点击此处下载示例代码strlen.c。](/posts/2024/2_advanced_C/code/string/strlen.c)
+
+### 比较字符串
+
+字符串也是可以比较的，`strcmp()`将两个字符串从左至右依次比较ASCII值大小，直至出现不同字符或到达某一字符串结尾（“`\0`”）。
+
+函数原型：
+
+```c
+int strcmp(const char *str1, const char *str2)
+```
+
+传入的两个参数是我们要比较的两个字符串；返回值是一个有符号整数，满足：
+
+* `str1 == str2` 时，返回0；
+* `str1 <  str2` 时，返回一个负数（不一定是-1）；
+* `str1 >  str2` 时，返回一个整数（不一定是1）。
+
+[点击此处下载示例代码strcmp.c。](/posts/2024/2_advanced_C/code/string/strcmp.c)
+
+### 连接字符串
+
+连接字符串是指将两个字符串拼接在一起，例如将“Hello ”（注意结尾有空格）和“World!”拼成“Hello World!”。
+
+函数原型：
+
+```c
+char *strcat(char *dest, const char *src)
+```
+
+该函数将字符串src拼接在dest字符串的末尾；返回指向拼接得到的字符串的指针（其实就是dest）。
+
+[点击此处下载示例代码strcat.c。](/posts/2024/2_advanced_C/code/string/strcat.c)
+
+如果你足够仔细和谨慎，你或许会发现这个函数有个致命的漏洞：没有限制字符串的长度。这可能导致拼接后字符串长度超出了为它预设的内存空间大小。 
+
+例如，`dest`字符串为“Hello ”，但我们只为它预留了7B的内存空间（刚好放下这个6个字符和作为结尾的“`\0`”）；`src`字符串为“World!”；显然，此时将src拼接到dest之后，`dest`的长度便超出了我们实际允许它使用的内存空间大小。
+
+上述这类问题就是大名鼎鼎的**缓冲区溢出（buffer overflow）**，缓冲区就是指我们在内存中划定的一块特定大小的区域（你也可以简单地理解成一个数组）。缓冲区溢出可以造成非常严重的危害。借由这一漏洞，攻击者可以非法覆写内存（不要忘记，任何数据在内存都以0和1的形式存在），从而破坏数据乃至改变程序行为。
+
+在上述实例代码中，我们特意将字符串占用空间声明得很小，并且移除了对读入字符串长度的检查，大家可以尝试通过溢出攻击，通过strcat修改第二个字符串的数据。
+
+在CTF中，缓冲区溢出问题也是PWN方向重点研究的问题之一，我们会在相关课程中对这类问题作更深入的探讨，敬请期待。
+
+介于缓冲区溢出问题的存在，我们更推荐采用下面这个函数来进行字符串拼接：
+
+```c
+char *strncat(char *dest, const char *src, size_t n)
+```
+
+这个函数引入了一个新的参数`n`，用来限制要追加的最大字符数。通过合理设置这个参数，可以有效应对缓冲区溢出的问题。
+
+### 复制字符串
+
+函数原型：
+
+```c
+char *strcpy(char *dest, const char *src)
+```
+
+将`src`处的字符串复制到`dest`处；返回一个指向`dest`的指针。
+
+[点击此处下载示例代码strcpy.c。](/posts/2024/2_advanced_C/code/string/strcpy.c)
+
+这个函数与前文所述的`strcat()`类似，也存在缓冲区溢出问题，因此，我们更推荐采用下面这个函数来进行字符串复制：
+
+```c
+char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n)
+```
+
+类似地，第三个参数`n`用来限制能复制的最大字符数。
+
+### 字符串查找
+
+函数原型：
+
+```c
+char *strstr(const char *haystack, const char *needle)
+```
+
+在`haystack`中查找`needle`是否出现，若是，返回指向第一次找到`needle`时的位置的指针；否则，返回空指针。
+
+[点击此处下载示例代码strstr.c。](/posts/2024/2_advanced_C/code/string/strstr.c)