سيساعدك محرر Downcodes على فهم الفرق بين وظائف scanf وscanf_s في Visual Studio! يتم استخدام كلتا الوظيفتين لقراءة المدخلات المنسقة من الإدخال القياسي، ولكن scanf_s هو إصدار آمن من scanf، مما يعمل على تحسين أمان البرنامج من خلال طلب حجم مخزن مؤقت محدد لمنع تجاوز سعة المخزن المؤقت. ستتعمق هذه المقالة في المفاهيم وآليات التشغيل والمخاطر المحتملة والمزايا الأمنية وممارسات الترحيل لهاتين الوظيفتين، وستوفر إرشادات لاختيار وظائف الإدخال لمساعدة المطورين على فهم هاتين الوظيفتين وتطبيقهما بشكل أفضل وكتابة تعليمات برمجية أكثر أمانًا وموثوقية.
في Visual Studio (VS)، يتم استخدام الوظيفتين scanf وscanf_s لقراءة الإدخال المنسق من الإدخال القياسي (عادةً لوحة المفاتيح). والفرق الرئيسي بينهما هو الأمان: scanf_s هو إصدار آمن من scanf، ويتطلب تحديد حجم المخزن المؤقت وفي بعض الحالات معلمات إضافية لمنع تجاوز سعة المخزن المؤقت، وبالتالي تحسين أمان البرنامج.
على وجه التحديد، تم تقديم وظيفة scanf_s لتحسين الأمان. تتطلب هذه الوظيفة من المطورين توفير معلومات حجم المخزن المؤقت بشكل صريح، وبالتالي تقليل الثغرات الأمنية المتعلقة بتجاوز سعة المخزن المؤقت الناتجة عن استخدام scanf. يعد هذا المتطلب الخاص بـ scanf_s أكثر صرامة، ولكنه يعمل على تحسين استقرار البرنامج وأمانه بشكل ملحوظ عند التعامل مع إدخال المستخدم.
1. مفهوم وآلية تشغيل SCANF وSCANF_S
2. المخاطر والقيود المحتملة لـ SCANF
3. المزايا الأمنية واستخدامات SCANF_S
4. ممارسة الترحيل من SCANF إلى SCANF_S
5. اعتبارات التوافق واللوائح القياسية
6. معايير الاختيار الصحيح لوظائف الإدخال
تعد وظيفة scanf وظيفة شائعة الاستخدام في مكتبة لغة C القياسية، وتستخدم لقراءة البيانات المنسقة من الإدخال القياسي. على سبيل المثال، من خلال scanf(%d, &number);، يمكن للبرنامج مطالبة المستخدم بإدخال عدد صحيح وتخزين العدد الصحيح في المتغير number. يمكن لـ scanf قراءة أنواع بيانات متعددة في نفس الوقت وتحويلها وتخزينها بالتنسيق المحدد.
كبديل أكثر أمانًا لـ scanf، تتطلب الدالة scanf_s تحديد حجم كل مصفوفة أحرف أو معلمة سلسلة مقروءة بشكل صريح. يقلل هذا التصميم من خطر تجاوز سعة المخزن المؤقت. على سبيل المثال، بالنسبة لمصفوفات الأحرف، سيكون تنسيق استدعاء scanf_s مشابهًا لـ scanf_s(%s, buffer, (unsigned)_countof(buffer)); حيث الجزء (unsigned)_countof(buffer) هو معلمة إضافية تستخدم لتحديد حجم المخزن المؤقت.
عند استخدام scanf، إذا لم يتم التحكم بشكل صارم في طول الإدخال، فهناك خطر تجاوز سعة المخزن المؤقت. قد يؤدي تجاوز سعة المخزن المؤقت إلى تعطل البرنامج، أو حتى استغلاله من قبل جهات فاعلة ضارة لتنفيذ تعليمات برمجية عشوائية. وبالنظر إلى أن scanf يسمح بأن تكون بيانات الإدخال أكبر من المتوقع، فإن هذا الخطر غير مقبول عند التعامل مع مصادر إدخال غير موثوقة، خاصة في البيئات التي تتطلب أمانًا عاليًا.
على سبيل المثال، بالنسبة لإدخال السلسلة، إذا كنت تستخدم scanf(%s, buffer);، عندما تتجاوز سلسلة الإدخال سعة المخزن المؤقت، فسيقوم الجزء الزائد بالكتابة فوق الذاكرة المجاورة، مما قد يؤدي إلى تلويث المتغيرات الأخرى وحتى المعلومات الحساسة مثل عناوين الإرجاع . هذا الخطر المحتمل يجعل وظيفة scanf يتم تجنبها بشكل عام في برمجة الأمان.
الميزة الأساسية لإدخال scanf_s هي تحسين أمان البرنامج عند معالجة إدخال المستخدم. من خلال تحديد حجم لكل وسيطة تتطلب مخزنًا مؤقتًا، يمكنك تجنب خطر تجاوز سعة الإدخال لفترة أطول من المتوقع. بالإضافة إلى ذلك، لكي يتمكن scanf_s من قراءة النوعين %s و%c، على عكس scanf، يجب تمرير حجم المخزن المؤقت بشكل صريح، حتى عند معالجة حرف واحد.
عند استخدام scanf_s، استخدم نفس أسلوب scanf للمعلمات التي ليست سلاسل أو صفائف أحرف. ولكن بالنسبة للسلاسل أو صفائف الأحرف، يجب توفير معلمات حجم إضافية. على سبيل المثال، قد يكون التنسيق عند استخدام scanf_s لقراءة سلسلة كما يلي:
المخزن المؤقت للحرف [128]؛
scanf_s(%127s, buffer, (unsigned)_countof(buffer)); // _countof يستخدم لحساب عدد عناصر المصفوفة
لاحظ أنه في سلسلة التنسيق، يتم تعيين الحد الأقصى لطول السلسلة على 127، مما يقلل حرفًا واحدًا من المساحة لتخزين فاصل السلسلة .
غالبًا ما يتطلب الترحيل من التعليمات البرمجية القديمة إلى استخدام scanf_s مراجعة المكالمات الحالية وإجراء التعديلات اللازمة. حدد أولاً الحجم الفعلي لكل مخزن مؤقت للقراءة وقم بتمرير هذا الحجم كمعلمة جديدة إلى scanf_s. بالإضافة إلى ذلك، يجب على المطورين أيضًا الانتباه إلى المتطلبات المختلفة لـ scanf_s لمحددات تنسيق معينة للتأكد من إمكانية تشغيل التعليمات البرمجية المعدلة بشكل صحيح.
أثناء عملية الترحيل، يتمثل جوهر الأمر في فهم سياق كل استدعاء scanf ومعرفة حجم المخزن المؤقت. ليس من الضروري إجراء تعديلات على مستوى الكود فحسب، بل من الضروري أيضًا التأكد من أن الفريق بأكمله لديه فهم كافٍ لاستخدام الوظائف الجديدة، وخاصة الجوانب المتعلقة بالأمن.
تعد وظيفة scanf_s إحدى الوظائف الاختيارية المحددة في معيار C11، مما يعني أن تطبيقات مكتبة لغة C لا تتضمن جميعها scanf_s. في بعض المترجمين غير التابعين لشركة Microsoft، قد لا يكون scanf_s متاحًا، الأمر الذي يتطلب اهتمامًا خاصًا عند البرمجة عبر الأنظمة الأساسية.
فيما يتعلق بالتوافق، إذا كنت تريد ترجمة التعليمات البرمجية التي تعتمد في الأصل على scanf_s على نظام أساسي لا يدعم scanf_s، فقد تحتاج إلى إضافة تعليمات الترجمة الشرطية للتمييز بين البيئات المختلفة، أو توفير تطبيق scanf_s مخصص.
عند كتابة برنامج لغة C الذي يتطلب وظائف الإدخال، فإن اختيار وظيفة الإدخال المناسبة أمر بالغ الأهمية. يجب أن يكون الأمان دائمًا هو الاهتمام الأكبر، خاصة عند التعامل مع مصادر بيانات خارجية أو غير آمنة. يوفر scanf_s طريقة آمنة لقراءة مدخلات المستخدم، فهو يجبر المطورين على مراعاة طول البيانات والتحكم فيها، مما يقلل بشكل كبير من المخاطر الأمنية.
ولكن في الوقت نفسه، يجب على المطورين أيضًا أن يدركوا أن هذا لا يعني أن scanf_s هو الخيار الأفضل في كل موقف. في بعض السيناريوهات غير الحرجة، أو في بيئات محدودة حيث يكون مصدر الإدخال موثوقًا به تمامًا، قد يكون المسح الضوئي العادي أو وظائف الإدخال الأخرى كافية. عند الاختيار، بالإضافة إلى الأمان، تحتاج أيضًا إلى مراعاة عوامل مثل إمكانية قراءة التعليمات البرمجية وقابلية الصيانة وكفاءة الفريق.
في النهاية، بغض النظر عن وظيفة الإدخال التي تختارها، فإن كتابة تعليمات برمجية آمنة وقوية دائمًا ما تكون مبدأ أساسيًا في البرمجة.
1. ما هي الاختلافات بين scanf وscanf_s في VS؟
تعتبر scanf وscanf_s وظيفتين تستخدمان لقراءة مدخلات المستخدم، وهناك بعض الاختلافات الدقيقة في VS. الاختلافات الرئيسية هي كما يلي:
أ. الأمان: يعد scanf_s إصدارًا آمنًا من وظيفة scanf، حيث يقوم بإجراء عمليات فحص الحدود عند قراءة مدخلات المستخدم لمنع تجاوز سعة المخزن المؤقت. قد تتسبب وظيفة scanf في حدوث مخاطر أمنية تتعلق بتجاوز سعة المخزن المؤقت في بعض الحالات.
ب. تحذيرات التجميع: عند استخدام scanf، سيصدر المترجم بعض التحذيرات لأنه لا يستطيع اكتشاف ما إذا كانت المعلمات الموجودة في سلسلة التنسيق تتطابق مع نوع المتغير المستخدم في وقت الترجمة. سوف يقوم Scanf_s بفحص سلسلة التنسيق في وقت الترجمة، وسيحدث خطأ في الترجمة إذا لم تكن متطابقة.
2. ما هي مميزات scanf_s مقارنة بـ scanf؟
تنعكس مزايا scanf_s على scanf بشكل أساسي في الجانبين التاليين:
أ. الأمان: نظرًا لأن scanf_s يقوم بفحص الحدود، فإنه يمكن أن يمنع بعض المخاطر الأمنية المتعلقة بتجاوز سعة المخزن المؤقت. وهذا مهم بشكل خاص عند إدخال سلاسل ذات طول غير معروف أو عندما يقوم المستخدم بإدخال سلسلة ذات طول غير متوقع.
ب. التحقق من وقت الترجمة: سوف يقوم scanf_s بفحص سلسلة التنسيق في وقت الترجمة إذا لم تكن متطابقة، فسيحدث خطأ في الترجمة، مما يساعد المطورين في العثور على الأخطاء المحتملة في الوقت المناسب وإجراء التصحيحات.
3. لماذا يوصى باستخدام scanf_s بدلاً من scanf في VS؟
يوصى باستخدام scanf_s بدلاً من scanf في VS لأسباب أمنية. نظرًا لأن وظيفة scanf لا يمكنها التأكد من أن طول إدخال المستخدم لا يتجاوز حد المخزن المؤقت، فقد تحدث ثغرة أمنية في تجاوز سعة المخزن المؤقت. يمكن لـ Scanf_s إجراء عمليات فحص الحدود عند قراءة مدخلات المستخدم لمنع هذه المخاطر الأمنية. على الرغم من أن استخدام scanf_s سيزيد من أعباء الترجمة، إلا أنه من الضروري تحسين أمان البرنامج واستقراره. لذلك، عند استخدام VS، يوصى باستخدام scanf_s لقراءة إدخال المستخدم لتجنب مشكلات الأمان المحتملة.
آمل أن يساعدك الشرح الذي قدمه محرر Downcodes في فهم واستخدام وظائف scanf وscanf_s بشكل أفضل! في التطوير الفعلي، يرجى اختيار وظيفة الإدخال المناسبة وفقًا للحالة المحددة، والانتباه دائمًا إلى أمان وموثوقية الكود.