왜 이 함수들이 시험 단골인가

11편에서 문자열은 “널 문자(\0)로 끝나는 char 배열”이라고 배웠습니다. 그런데 C에는 다른 언어처럼 문자열을 통째로 대입하거나(str1 = str2), +로 이어 붙이거나, ==로 비교하는 문법이 없습니다. 이 모든 작업을 함수 호출로 대신해야 하는데, 그 함수들이 바로 <string.h>에 있는 strlen, strcpy, strncpy, strcat, strcmp 등입니다. 이 함수들은 내부적으로 포인터 연산과 널 문자 검사를 반복하는 형태로 구현되어 있어서, 12~13편에서 배운 포인터 지식과 정확히 맞물립니다. 독학사 시험은 이 함수들의 반환값과 버퍼 크기 계산을 특히 자주 묻습니다.

쉽게 말하면: C의 문자열 함수들은 “복사기”, “이어 붙이는 테이프”, “길이를 재는 자”처럼, 문자열에 대해 하고 싶은 동작 하나하나를 대신해 주는 도구 상자입니다. 도구를 잘못 쓰면(버퍼 크기를 안 맞추면) 종이가 찢어지듯 메모리가 깨집니다.

1. strlen — 문자열 길이 재기

size_t strlen(const char *s);

• s가 가리키는 문자열에서 널 문자를 제외한 글자 수를 셉니다.
• 반환 타입은 size_t(부호 없는 정수)입니다.
• const char *로 받는다는 것은, 이 함수가 문자열의 내용을 읽기만 하고 바꾸지 않는다는 약속을 매개변수 타입으로 드러낸 것입니다(13편의 const 포인터 개념).

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main(void) {
    char s[] = "Hello";
    printf("%zu\n", strlen(s));
    printf("%zu\n", sizeof(s));
    return 0;
}

5
6

자주 틀리는 점: strlen(s)와 sizeof(s)를 혼동하는 것이 가장 흔한 실수입니다. strlen은 실행 중에 문자를 하나씩 세어 널 문자를 만나면 멈추는 함수 호출이고, sizeof는 컴파일 타임에 배열 전체의 바이트 크기(널 문자까지 포함)를 계산하는 연산자입니다. char s[] = "Hello";처럼 배열로 선언했을 때만 sizeof(s)가 6(글자 5개 + 널 문자 1개)이 되고, char *s = "Hello";처럼 포인터로 선언했다면 sizeof(s)는 포인터 자체의 크기(보통 8바이트, 64비트 환경 기준)가 되어 버립니다. 이 배열-포인터 sizeof 차이는 12편에서 배운 “배열 이름은 대부분 포인터로 변환되지만, sizeof를 적용할 때만은 예외로 배열 전체 크기를 돌려준다”는 규칙과 정확히 일치합니다.

2. strcpy — 문자열 복사

char *strcpy(char *dest, const char *src);

• src가 가리키는 문자열을(널 문자까지 포함해서) dest가 가리키는 공간으로 복사합니다.
• **반환값은 dest**입니다. 복사한 결과의 길이나 성공 여부를 알려 주는 것이 아니라, 그냥 첫 번째 인자로 받은 주소를 그대로 돌려줍니다. 이 반환값은 printf(strcpy(buf, "Hi"))처럼 함수 호출을 연달아 이어 쓸 때(체이닝) 쓰입니다.
• dest가 가리키는 공간은 반드시 src 문자열의 길이(널 문자 포함)만큼 이상 커야 합니다. strcpy는 자체적으로 크기를 검사하지 않습니다. 이것이 시험에서 가장 자주 나오는 함정입니다.

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main(void) {
    char dest[10];
    char *result = strcpy(dest, "Hello");
    printf("%s\n", dest);
    printf("%s\n", result);
    return 0;
}

Hello
Hello

dest는 10칸이고 "Hello"는 널 문자 포함 6바이트이므로 안전합니다. 그러나 다음처럼 dest가 너무 작으면 문제가 됩니다.

char dest[3];
strcpy(dest, "Hello");   // 위험: dest는 3칸인데 6바이트를 복사하려 함

이 코드는 컴파일은 되지만, 실행하면 dest 배열의 범위를 넘어서는 메모리까지 덮어써 버립니다(버퍼 오버플로). 이 문제는 17편에서 다룬 “문자열을 위한 동적 할당은 strlen(src) + 1만큼”이라는 규칙과 같은 맥락으로, strcpy를 쓸 때는 항상 목적지 버퍼의 크기가 충분한지 미리 확인해야 합니다.

3. strncpy — 크기를 제한하는 복사

char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n);

• src에서 최대 n바이트까지만 dest로 복사합니다. strcpy의 버퍼 오버플로 위험을 줄이기 위한 함수입니다.
• 주의할 동작 두 가지가 시험에서 자주 나옵니다.
  1. src의 길이가 n보다 짧으면, 복사한 뒤 남는 자리를 전부 널 문자로 채웁니다.
  2. src의 길이가 n보다 같거나 길면, dest에 널 문자를 자동으로 붙여 주지 않습니다. 즉 n바이트를 꽉 채워 복사한 경우, 그 결과가 문자열로서 끝을 알리는 널 문자가 없을 수 있습니다.

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main(void) {
    char dest[10];
    strncpy(dest, "Hi", 5);
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        printf("%d ", dest[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

72 105 0 0 0 -52 -52 -52 -52 -52

한 줄씩 실행 추적

이 예시에서 실제 쓰레기 값은 실행 환경마다 다르게 나타나므로, “정확히 몇 번째 값이 나온다”고 단정하는 문제는 출제되지 않습니다. 시험이 확인하려는 것은 “n보다 짧게 복사되면 남는 자리가 0으로 채워진다”와 “strncpy가 손대는 범위는 딱 n바이트까지다”라는 규칙입니다.

char dest[5];
strncpy(dest, "Hello", 5);   // "Hello"는 5글자 + 널 문자 = 6바이트인데 n=5
printf("%s\n", dest);        // 위험: dest에 널 문자가 없어 문자열의 끝을 알 수 없음

자주 틀리는 점: strncpy(dest, src, n)을 쓰기만 하면 항상 안전하다고 오해하기 쉽지만, src의 길이가 n과 같거나 길면 널 문자가 붙지 않는다는 점을 놓치면 printf("%s", dest)에서 dest 배열의 끝을 넘어서까지 계속 문자를 읽어(오버런, overrun) 예측할 수 없는 문자가 출력될 수 있습니다. 이런 경우를 대비해 dest[n-1] = '\0';을 직접 덧붙여 안전을 보장하는 관례를 시험 문제 해설에서 함께 봐 두는 것이 좋습니다.

4. strcat — 문자열 이어 붙이기

char *strcat(char *dest, const char *src);

• dest 문자열의 끝(널 문자 위치)부터 src 문자열을 이어 붙입니다. 결과는 다시 dest에 저장되고, 반환값도 dest입니다.
• dest가 가리키는 공간은 원래 있던 문자열 길이 + src 문자열 길이 + 널 문자 1개를 모두 담을 수 있을 만큼 충분히 커야 합니다. strcpy와 마찬가지로 크기 검사를 하지 않습니다.

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main(void) {
    char dest[20] = "Hello, ";
    strcat(dest, "World!");
    printf("%s\n", dest);
    return 0;
}

Hello, World!

dest는 처음에 "Hello, "(7글자 + 널 문자 = 8바이트)를 담고 있었고, 여기에 "World!"(6글자)를 이어 붙이면 최종적으로 13글자 + 널 문자 = 14바이트가 필요합니다. dest를 20칸으로 선언했으므로 안전합니다. 만약 dest를 10칸으로만 선언했다면 strcpy와 똑같이 버퍼 오버플로가 발생합니다.

5. strcmp — 문자열 비교

int strcmp(const char *s1, const char *s2);

• 두 문자열을 사전식(lexicographic) 순서로 비교합니다. == 연산자로는 문자열의 내용을 비교할 수 없다는 것이 08편에서 다룬 원칙이었는데, strcmp가 바로 그 대안입니다.
• 반환값은 세 가지 경우로만 나뉘며, 정확한 숫자값이 아니라 부호(양수/0/음수)로 해석해야 합니다.

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
int main(void) {
    printf("%d\n", strcmp("apple", "apple"));
    printf("%d\n", strcmp("apple", "banana") < 0);
    printf("%d\n", strcmp("banana", "apple") > 0);
    return 0;
}

0
1
1

자주 틀리는 점: if (strcmp(a, b) == 1)처럼 “두 문자열이 다르면 반환값이 정확히 1이다”라고 오해하는 것이 대표적인 오답입니다. 표준은 반환값이 “음수/0/양수 중 어느 쪽인가”만 보장하지, 그 정확한 절댓값(1, 2, 47 등)은 컴파일러 구현에 따라 달라질 수 있습니다. 그래서 두 문자열이 같은지 확인할 때는 반드시 strcmp(a, b) == 0으로 비교해야 하고, “다르다”는 것을 확인하려면 strcmp(a, b) != 0을 씁니다.

6. 다섯 함수 한눈에 정리

7. 포인터 인자로 호출을 분석하는 연습

시험형 문제는 흔히 이 함수들에 포인터 변수를 인자로 넘기고 결과를 묻습니다.

#include <stdio.h>
#include <string.h>
 
void appendMark(char *s) {
    strcat(s, "!");
}
 
int main(void) {
    char buf[10] = "Hi";
    char *p = buf;
    appendMark(p);
    printf("%s\n", buf);
    return 0;
}

Hi!

한 줄씩 실행 추적

이 문제가 시험에서 중요한 이유는, 13편에서 배운 “배열은 함수에 넘기면 주소가 복사되므로, 함수 안에서 그 주소를 통해 원본 배열의 내용을 바꿀 수 있다”는 원칙이 문자열 함수 호출에도 그대로 적용된다는 것을 보여주기 때문입니다. appendMark 함수는 s라는 지역 변수(포인터)를 받았을 뿐이지만, s가 가리키는 곳은 main의 buf와 같은 메모리이므로 원본이 실제로 바뀝니다.

핵심 정리

• strlen은 실행 중 널 문자 앞까지 글자 수를 세는 함수 호출이고, sizeof는 컴파일 타임에 배열 전체 크기를 구하는 연산자다. 포인터에 sizeof를 적용하면 포인터 자체의 크기가 나온다.
• strcpy, strcat은 목적지 버퍼의 크기를 검사하지 않으므로, 호출 전 목적지가 충분히 큰지 프로그래머가 직접 확인해야 한다.
• strncpy는 n을 채우도록 복사한 경우 널 문자를 자동으로 붙이지 않으므로, 문자열로 안전하게 쓰려면 마지막 칸을 직접 널 문자로 채워야 할 수 있다.
• strcmp의 반환값은 정확한 숫자가 아니라 음수/0/양수의 부호로 해석하며, 같음을 확인할 때는 반드시 == 0으로 비교한다.
• 포인터를 함수 인자로 넘겨 문자열 함수를 호출하면, 그 포인터가 가리키는 원본 데이터가 함수 밖에서도 바뀐 채로 남는다.

마무리 복습

참고 자료

• cppreference - string.h 
• GNU C Library Manual - String and Array Utilities