在Visual Studio (VS) 中，scanf和scanf_s这两个函数用于从标准输入（通常是键盘）读取格式化输入。它们之间的主要区别在于安全性：scanf_s是scanf的安全版本，要求指定缓冲区的大小，并在某些情况下需要额外的参数，以防止缓冲区溢出，从而提高了程序的安全性。
具体来说，scanf_s函数是为了提高安全性而引入的，该函数要求开发者显式地提供缓冲区的大小信息，从而减少因为使用scanf导致的缓冲区溢出安全漏洞。scanf_s的这种要求更加严格，但是在处理用户输入时显著提高了程序的稳定性和安全性。
一、SCANF与SCANF_S的概念与运作机制
二、SCANF的潜在风险和限制
三、SCANF_S的安全优势和使用
四、从SCANF向SCANF_S的迁移实践
五、兼容性考量和标准规定
六、适当选择输入函数的准则
一、SCANF与SCANF_S的概念与运作机制
scanf函数是C语言标准库中的一个常用函数，用于从标准输入读取格式化数据。 比如，通过scanf("%d", &number);，程序能够提示用户输入一个整数，并将该整数存放在变量number中。scanf可以同时读取多种数据类型，并按照指定的格式进行转换和存储。
作为scanf的一个更安全的替代方案，scanf_s函数要求为每一个读入的字符数组或者字符串参数都明确指出其大小。 这样的设计减少了缓冲区溢出的风险。例如，对于字符数组，scanf_s的调用格式会类似scanf_s("%s", buffer, (unsigned)_countof(buffer));，其中(unsigned)_countof(buffer)部分就是用于指定缓冲区大小的额外参数。
二、SCANF的潜在风险和限制
使用scanf时，如果未严格控制输入的长度，会存在缓冲区溢出的风险。 缓冲区溢出可能会导致程序崩溃，甚至可能被恶意利用执行任意代码。考虑到scanf允许输入的数据超出预期的大小，当处理不信任的输入来源时，尤其是在需要高安全性的环境下，这种风险是无法接受的。
例如，对于字符串输入，如果使用scanf("%s", buffer);，当输入的字符串超出buffer的容量时，超出部分将覆盖相邻的内存，可能污染其他变量甚至是返回地址等敏感信息。这种潜在风险使得scanf函数在安全编程中通常被避免使用。
三、SCANF_S的安全优势和使用
scanf_s的引入，其核心优势在于提升了程序处理用户输入时的安全性。 通过为每个需要缓冲区的参数指定大小，可以避免超出预期长度的输入导致的溢出风险。除此之外，对于scanf_s读取%s和%c类型时，不同于scanf，必须明确传递缓冲区的大小，即使在处理单个字符时也是如此。
在使用scanf_s时，对于非字符串或字符数组的参数，使用方式与scanf相同。但对于字符串或字符数组，必须提供额外的大小参数。例如，使用scanf_s读取字符串时的格式可能如下：
char buffer[128];
scanf_s("%127s", buffer, (unsigned)_countof(buffer)); // _countof用来计算数组元素的数量
注意在格式字符串中，字符串的最大长度被设置为127，减少一个字符的空间用于存储字符串的结束符\0。
四、从SCANF向SCANF_S的迁移实践
从旧代码迁移至使用scanf_s通常需要对现有调用进行审查并进行必要的修改。 首先要确定每个读取缓冲区的实际大小，并将这个大小作为新的参数传递给scanf_s。此外，开发者也要注意scanf_s对于某些格式说明符的不同要求，确保修改后的代码能够正确运行。
迁移的过程中，核心是理解每一个scanf调用的上下文，并弄清楚缓冲区的大小。不仅要在代码层面进行调整，还要确保整个团队对于新的函数的使用有足够的认识，尤其是安全相关的方面。
五、兼容性考量和标准规定
scanf_s函数是C11标准中定义的optional函数之一，也就是说，并不是所有的C语言库实现都包含scanf_s。在一些非Microsoft的编译器中，scanf_s可能不可用，这在跨平台编程时需要特别注意。
在兼容性上，若要在不支持scanf_s的平台上编译原本依赖于scanf_s的代码，可能需要附加条件编译指令来区分不同环境，或者提供一个自定义的scanf_s的实现。
六、适当选择输入函数的准则
当编写C语言程序需要输入功能时，选择合适的输入函数至关重要。安全性始终应是首要考虑的因素，尤其是在处理可能的外部或不安全数据源时。 scanf_s提供一种安全的读取用户输入的方式，它强制开发者去考虑和控制数据的长度，显著降低了安全风险。
但同时，开发者也应意识到，这并不意味着scanf_s就是在任何情况下都是最佳选择。在一些非关键场景下，或者是完全信任输入源的局限环境下，正常的scanf或者其他输入函数可能就足够使用。在选择时，除去安全性外，还需考虑到代码的可读性、维护性以及团队的熟练度等因素。
最终，无论选择哪种输入函数，编写安全健壮的代码始终是程序设计中的根本宗旨。
相关问答FAQs：
1. scanf和scanf_s在VS中有什么不同之处？
scanf和scanf_s是用于读取用户输入的函数，在VS中有一些细微的差别。主要区别如下：
a. 安全性：scanf_s是安全版本的scanf函数，它在读取用户输入时会进行边界检查，防止缓冲区溢出。而scanf函数在一些情况下可能导致缓冲区溢出的安全隐患。
b. 编译警告：在使用scanf时，编译器会发出一些警告，因为它无法在编译时检测格式字符串中的参数是否与使用的变量类型匹配。而scanf_s会在编译时检查格式字符串，如果不匹配会产生编译错误。
2. scanf_s相对于scanf的优势是什么？
scanf_s相对于scanf的优势主要体现在以下两个方面：
a. 安全性：由于scanf_s进行了边界检查，可以防止一些缓冲区溢出的安全隐患。这对于输入未知长度的字符串或者用户输入的字符串长度不可预测的情况下尤其重要。
b. 编译时检查：scanf_s会在编译时检查格式字符串，如果不匹配会产生编译错误，这样可以帮助开发者及时发现潜在的错误，并进行修正。
3. 为什么在VS中推荐使用scanf_s而不是scanf？
在VS中推荐使用scanf_s而不是scanf是出于安全性考虑。由于scanf函数无法确保用户输入的长度不超过缓冲区的限制，可能会导致缓冲区溢出漏洞。而scanf_s可以在读取用户输入时进行边界检查，防止这些安全隐患的发生。虽然使用scanf_s会增加一些编译时的开销，但这是为了提高程序的安全性和稳定性而必要的。因此，使用VS时，推荐使用scanf_s来读取用户输入，尽量避免潜在的安全问题。
