如何在不使用malloc的情况下实现MicroJSON式字符串拷贝及数组赋值？

背景 #

我在MicroJSON的仓库页面看到，它的代码可以将JSON解析到静态C结构体且无需使用malloc(3)。我查看了其源码片段（如下），但不确定是否理解正确：

char *lptr;
switch (cursor->type) {
        case t_integer:
            memcpy(lptr, &cursor->dflt.integer, sizeof(int));
}

我尝试实现无malloc的字符串拷贝，先后写出如下代码：

首次尝试 #

char json[] = "{\"name\": \"john\"}"
char *copy = NULL;
memcpy(copy, 9, 4); // john starts at 9 and has 4 characters length

二次尝试（可运行） #

char *substring(const char *start, long len, char *destination) {
    strncpy(destination, start, len);
    destination[len] = '\0';
    return destination;
}

char key[5];
substring(9, 4, key);

问题咨询 #

1. 如何正确实现无malloc的字符串拷贝？
2. 能否在不使用malloc的情况下，将长字符串的不同部分作为项赋值给字符串数组？

问题解答 #

1. 正确实现无malloc的字符串拷贝

无malloc的核心是提前分配好足够的内存空间（比如栈上数组、静态数组或全局数组），绝对不能用空指针直接作为拷贝目标（你的首次尝试就犯了这个错误，copy是NULL，没有指向有效内存区域）。

你的二次尝试方向是对的，但存在参数传递错误：调用substring时传的9是数值，不是字符串指针，应该改成json + 9来指向"john"的起始位置。修正后的代码如下：

char *substring(const char *start, long len, char *destination) {
    // 先做合法性检查，避免非法内存访问
    if (destination == NULL || start == NULL) return NULL;
    // 已知长度的情况下，memcpy比strncpy效率更高
    memcpy(destination, start, len);
    // 手动添加字符串终止符，确保是合法的C字符串
    destination[len] = '\0';
    return destination;
}

char json[] = "{\"name\": \"john\"}";
char key[5];
// 指向json中"john"的起始索引位置
substring(json + 9, 4, key);

注意要点：

• 必须保证destination指向的内存空间至少有len+1个字节（要预留存储终止符\0的位置），否则会触发缓冲区溢出。
• 一定要手动添加\0：memcpy不会自动添加终止符，strncpy在拷贝长度耗尽时也不会添加，必须自行处理。

2. 无malloc实现长字符串不同部分赋值给字符串数组

完全可以实现，核心思路和字符串拷贝一致：提前为数组的每个元素分配固定大小的内存空间，再将长字符串的对应部分拷贝进去。

举个实际示例，从JSON字符串中提取多个字段存入字符串数组：

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

char *substring(const char *start, long len, char *destination) {
    if (destination == NULL || start == NULL) return NULL;
    memcpy(destination, start, len);
    destination[len] = '\0';
    return destination;
}

int main() {
    char json[] = "{\"name\": \"john\", \"age\": \"30\", \"city\": \"nyc\"}";
    // 提前定义字符串数组，每个元素分配足够空间（这里设为最多存10个字符+1个终止符）
    char str_array[3][11];

    // 提取"john"（起始索引9，长度4）
    substring(json + 9, 4, str_array[0]);
    // 提取"30"（起始索引20，长度2）
    substring(json + 20, 2, str_array[1]);
    // 提取"nyc"（起始索引32，长度3）
    substring(json + 32, 3, str_array[2]);

    // 打印结果
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        printf("str_array[%d] = %s\n", i, str_array[i]);
    }
    return 0;
}

如果字段长度不确定，可以：

• 先解析出每个字段的长度，确保数组元素的空间足够覆盖（比如定义一个足够大的固定长度，比如256字节，适配业务场景即可）。
• 若数组规模较大，优先使用全局数组或静态数组，避免栈空间溢出（栈空间通常较小，大数组放在全局区/静态区更安全）。

另外还有一种思路：不拷贝内容，直接用指针指向长字符串的对应位置。但这种方式要求原字符串的生命周期必须长于指针，且原字符串不能被修改（否则指针指向的内容会同步变化），同时只有当原字符串的目标片段本身以\0结尾时才适用，否则还是拷贝方式更安全。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Source