C言語基礎｜strcat と strncat の違い

C言語基礎｜strcat と strncat の違い

連結は便利、でも油断は禁物！―strcat と strncat を使い分けて、バッファ事故をゼロにしよう。

文字列を作りながら表示したり、ユーザー入力をくっつけたりするとき、C言語では「連結」がよく登場します。
その代表が strcat と strncat です。

どちらも「末尾に追加する」点は同じですが、strcat は無制限に追加しようとするのに対して、strncat は追加する文字数に上限を設けられるのが大きな違いです。
つまり、使い分けのテーマはズバリ 安全性（バッファに収まるか） です。

strcat と strncat の基本（書式と役割）

strcat

• ヘッダ：#include <string.h>
• 形式：char *strcat(char * restrict s1, const char * restrict s2);

何をする命令なのか

• s1 が指す文字列の末尾（\0 の位置）に、s2 の内容を \0 まで全部追加する
• 追加後、s1 の末尾にも \0 が付く
• 返り値は s1（先頭ポインタ）

strncat

• ヘッダ：#include <string.h>
• 形式：char *strncat(char * restrict s1, const char * restrict s2, size_t n);

何をする命令なのか

• s1 の末尾に、s2 の先頭から最大 n 文字ぶん追加する
• 追加のあと、必ず \0 を 1 つ付ける
• 返り値は s1

一番大事な違い（表でスパッと理解）

重要ルール：strncat の n は「空き容量」ではない

ここが初心者がハマりやすいポイントです。

• strncat の n は 追加する最大文字数
• s1 の残り容量を渡すわけではありません

だから、安全にするには「残り容量（終端\0の分も考慮）」から n を計算します。

図でイメージ（末尾にくっつける）

例：s1 = "CAT"、s2 = "FISH"

連結前
s1: C A T \0 . . . .
s2: F I S H \0

strcat(s1, s2) の結果
s1: C A T F I S H \0

strncat で n=2 なら：

strncat(s1, s2, 2) の結果
s1: C A T F I \0

連結後の最大サイズ（安全計算の目安）

strncat(s1, s2, n) のあと、s1 の文字数（\0 を含む）は最大でこうなります。

• 連結後の最大サイズ（\0込み）
  strlen(連結前の s1) + n + 1

つまり、s1 の配列サイズを cap とすると、安全にするには

• strlen(s1) + n + 1 <= cap

を満たす必要があります。

サンプルプログラム

「挨拶メッセージを組み立てる」プログラム例です。

ポイントは、strcat の危険な使い方と、strncat の安全な使い方（n計算）を両方が確認できることです。

プロジェクト名：chap11-10-1　ソースファイル名：chap11-10-1.c

Visual Studio でこのプログラムを実行するには、SDLチェック設定を変更しておく必要があります。
１．プロジェクト名を右クリックして、「プロパティ」をクリックします。
２．「C/C++」→「全般」→「SDLチェック」を「いいえ」に切り替えて「OK」をクリックします。

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

int main(void)
{
    char name[32];
    char msg[64] = "こんにちは、";
    const char *tail = "さん！";

    printf("名前を入力してください：");
    scanf("%31s", name);

    // 危険：msg の残り容量を考えず strcat すると、長い入力で溢れる可能性がある
    // strcat(msg, name);

    // 安全寄り：残り容量から「追加できる最大文字数」を計算して strncat
    size_t cap = sizeof(msg);
    size_t len = strlen(msg);

    if (len + 1 < cap) {
        size_t rest = cap - len - 1;     // 終端\0の分を引いた「追加できる文字数」
        strncat(msg, name, rest);
    }

    // tail も同様に安全に追加
    len = strlen(msg);
    if (len + 1 < cap) {
        size_t rest = cap - len - 1;
        strncat(msg, tail, rest);
    }

    printf("完成メッセージ：%s\n", msg);

    return 0;
}

この例のいいところ：

• scanf は %31s にして入力長を制限
• msg へ追加するときは 残り容量 rest を計算して strncat
• strcat をコメントで「危険例」として残し、実務の勘どころを押さえています

返り値が便利（連結しながら表示できる）

strcat も strncat も s1 を返すので、次のように書けます。

printf("%s\n", strcat(msg, "追加"));

ただし、これは msg の容量に絶対余裕があるときだけにしましょう。
読みやすいけど、事故ったときに原因が見えにくくなりがちです。

誤った使い方（文字列リテラルに連結しない）

次はダメです。

char *s = "Soft";
strcat(s, "Bank");    // ダメ

理由は2つあります。

• 文字列リテラルが書き換え可能な領域かどうかは処理系依存
• そもそも "Soft" の後ろに書き込める空きがある保証がない。

連結するなら、必ず「書き換え可能で十分なサイズの配列」を用意します。

演習問題

演習11-5

次の仕様の関数 my_strcat と my_strncat を作成してください。

• my_strcat(d, s) は d の末尾に s を \0 まで連結して d を返す
• my_strncat(d, s, n) は s の先頭から最大 n 文字を連結し、最後に \0 を付けて d を返す

プロトタイプ：

#include <stddef.h>
char *my_strcat(char *d, const char *s);
char *my_strncat(char *d, const char *s, size_t n);

解答例

#include <stddef.h>

char *my_strcat(char *d, const char *s)
{
    char *t = d;

    while (*d != '\0')
        d++;

    while ((*d++ = *s++) != '\0')
        ;

    return t;
}

char *my_strncat(char *d, const char *s, size_t n)
{
    char *t = d;

    while (*d != '\0')
        d++;

    while (n > 0 && *s != '\0') {
        *d++ = *s++;
        n--;
    }

    *d = '\0';   // 追加後は必ず終端を付ける

    return t;
}

解説

• どちらも最初に d の末尾（\0位置）まで進めてから追加します。
• my_strncat は最大 n 文字だけ追加し、最後に必ず \0 を入れるのが特徴です。