CS50凯撒密码程序Bug：单个字母加密结果错误

问题描述 #

执行命令./caesar 65，输入plaintext: barfoo后，字母"f"被错误转换为"Y"，预期结果应为"s"。

问题代码 #

#include <cs50.h>
#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
 
int main(int argc, string argv[]) //argc(参数数量) 记录命令行输入的参数个数，argv (参数向量) 存储命令行输入的参数数组
{
    if (argv[1] == NULL) {
        printf("Usage: ./caesar key");
        return 1;
    }
    if (argc != 2) {
        printf("Usage: ./caesar key");
        return 1;
    }
    //处理密钥输入
    int key;
    for (int i = 0; i < strlen(argv[1]); i++) {
        if (isdigit(argv[1][i])) //检查每个字符是否为数字
        {
            key = strtol(argv[1], NULL, 10);//将字符串转换为整数密钥
        }
        else
        {
            printf("Usage: ./caesar key");
            return 1;
        }
    }
    string input = get_string("plaintext:  ");
    printf("ciphertext: ");
 
    if (key > 26) {
        key = key % 26;
    }
    int new_pos;
    for (int i = 0; i < strlen(input); i++) {
        int i_int = (int)input[i]; //将字符转为ASCII值
        if (i_int >= 65 && i_int <= 90)// 大写字母处理
        {
            if ((key + i_int) > 90) {
                key = key - 26;
                new_pos = i_int + key;
            } else {
                new_pos = i_int + key;
            }
            char letter = (char)new_pos; //转回字符
            printf("%c", letter);
        }
        else if (i_int >= 97 && i_int <= 122) //小写字母处理
        {
            if ((key + i_int) > 122) {
                key = key - 26;
                new_pos = i_int + key;
            } else {
                new_pos = i_int + key;
            }
            char letter = (char)new_pos; //转回字符
            printf("%c", letter);
        }
        else //非字母字符直接输出
        {
            printf("%c", i_int);
        }
    }
    printf("\n");
}

错误原因 #

核心问题是在字符处理循环中修改了原始的key值。以输入barfoo为例：

1. 初始key经65%26计算后为13；
2. 处理第三个字符"r"（ASCII 114）时，114+13=127>122，执行key = 13-26 = -13，key被永久修改为-13；
3. 后续处理"f"（ASCII 102）时，102 + (-13)=89，对应字符"Y"，导致错误结果。

修复方案 #

不要修改原始key，改用模运算实现循环移位，这种方式无需判断范围，逻辑更简洁可靠：

修复后的完整代码 #

#include <cs50.h>
#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
 
int main(int argc, string argv[])
{
    if (argc != 2) {
        printf("Usage: ./caesar key\n");
        return 1;
    }
 
    int key;
    for (int i = 0; i < strlen(argv[1]); i++) {
        if (!isdigit(argv[1][i])) {
            printf("Usage: ./caesar key\n");
            return 1;
        }
    }
    key = strtol(argv[1], NULL, 10);
    key = key % 26; // 提前将密钥归约到0-25范围
    if (key < 0) {
        key += 26; // 处理负数密钥（若允许）
    }
 
    string input = get_string("plaintext:  ");
    printf("ciphertext: ");
 
    for (int i = 0; i < strlen(input); i++) {
        char c = input[i];
        if (isupper(c)) {
            printf("%c", ((c - 'A') + key) % 26 + 'A');
        } else if (islower(c)) {
            printf("%c", ((c - 'a') + key) % 26 + 'a');
        } else {
            printf("%c", c);
        }
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

验证结果 #

执行./caesar 65并输入barfoo，65%26=13，转换结果为onesbb，其中"f"正确转换为"s"，符合预期。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者sam