内容:在C/C++程序里有一类非常典型的问题,那就是:溢出问题。现在分别来分析一下常见的数组溢出,整数溢出,缓冲区溢出,栈溢出和指针溢出等。
目录
1、数组溢出
2、整数溢出
3、缓冲区溢出
4、栈溢出
5、指针溢出
6、字符串溢出
1、数组溢出
在C语言中,数组的元素下标是从0开始计算的,所以,对于n个元素的数组a[n], 遍历它的时候是a[0],a[1],...,a[n-1],如果遍历到a[n],数组就溢出了。
void print_array(int a[], int n)
{
for (int i = 0; i < n; i++)
{
a[i] = a[i+1];//当i = n-1时,就发生了数组越界
printf(“%d\n”, a[i]);
}
}
上面的循环判断应该改为:
for (int i = 0; i < n-1; i++)
2、整数溢出
整数的溢出分为下溢出和上溢出。比如,对于有符号的char(signed char)类型来说,它能表示的范围为:[-128,127]之间;而对于无符号的char(unsigned char)来说, 它能表示的范围为:[0,255]。
那么,对于下面的代码:
signed char c1 = 127;
c1 = c1+1;//发生上溢出,c1的值将变为-128
signed char c2 = -128;
c2 = c2-1;//发生下溢出,c2的值将变为127
unsigned char c3 = 255;
c3 = c3+1;//发生上溢出,c3的值将变为0
unsigned char c4 = 0;
c4 = c4-1;//发生下溢出,c4的值将变为255
从上面的例子可以看出,当一个整数向上溢出,将会变为最小值,而向下溢出,将会变为最大值。
来看下面的溢出代码,该代码负责提供一个小写字母转换表,但存在一个整数溢出问题:
void BuildToLowerTable( void ) /* ASCII版本*/
{
unsigned char ch;
/* 首先将每个字符置为它自己 */
/*ch为unsigned char,无符号数,当ch值为UCHAR_MAX, ch++将会发生向上溢出,变为0,导致循环无法退出。*/
for (ch=0; ch <= UCHAR_MAX;ch++)
chToLower[ch] = ch;
/* 将大写字母改为小写字母 */
for( ch = ‘A’; ch <= ‘Z’; ch++ )
chToLower[ch] = ch +’a’ – ‘A’;
}
该代码负责在内存中查找指定的字符ch,但也存在一个溢出问题
void * memchr( void *pv, unsigned char ch, size_t size )
{
unsigned char *pch = (unsigned char *) pv;
/*当size的值为0的时候,由于size是无符号整数,因此会发生下溢出,变为一个最大的整数 循环也将无法退出*/
while( -- size >=0 )
{
if( *pch == ch )
return (pch );
pch++;
}
return( NULL );
}
3、缓冲区溢出
缓冲区溢出一般是调用了一些不安全的字符串操作函数比如:strcpy,strcat等(这些字符串操作函数在拷贝或者修改目标位置的时候,并不判断长度是否会超过目标缓存),或者设置参数超过了目标缓存能容纳的大小而造成的溢出问题。
void func1(char* s)
{
char buf[10];
/*此时,buf只有10个字节,如果传入的s超过10个字节,就会造成溢出*/
strcpy(buf, s);
}
void func2(void)
{
printf("Hacked by me.\n");
exit(0);
}
int main(int argc, char* argv[])
{
char badCode[] = "aaaabbbb2222cccc4444ffff";
DWORD* pEIP = (DWORD*)&badCode[16];
*pEIP = (DWORD)func2;
/*badCode字符串超过了10个字节,传递给func1会造成栈上缓冲区溢出
而且,由于badCode经过精心构造,在溢出的时候,根据函数的调用约定规则,会覆盖栈上的返回地址,
指向了func2。所以,在func1退出的时候,会直接调用func2
*/
func1(badCode);
return 0;
}
4、栈溢出
无论是内核栈,还是应用层的栈,都是有一定大小限制的。如果在栈上分配的空间大于了这个限制,就会造成栈大小溢出,破坏栈上的数据。比如局部变量过多,或者递归调度嵌套太深都会造成栈溢出。比如:
int init_module(void)
{
char buf[10000]; //buf[]分配在栈上,但10000的空间超过了栈的默认大小8KB。
//所以发生溢出
memset(buf,0,10000);
printk("kernel stack.\n");
return 0;
}
void cleanup_module(void)
{
printk("goodbye.\n");
}
MODULE_LICENSE("GPL");
//应用栈的大小对少?内核栈的大小多少?什么时候容易栈溢出?
5、指针溢出
一块长度为size大小的内存buffer,buffer的首地址为p,那么buffer最后一个字节的地址:
p+size-1,而不是p+size。如果写成了p+size,就会造成溢出,比如下面的代码:
void* memchr( void *pv, unsigned char ch, size_t size )
{
unsigned char *pch = ( unsigned char * )pv;
unsigned char *pchEnd = pch + size;
while( pch < pchEnd )
{
if( *pch == ch )
return ( pch );
pch ++ ;
}
return( NULL );
}
上面的代码用于查找内存中特定的字符位置。对于其中的while()循环,平时执行似乎都没有任何问题。但是,考虑一种特别情况,即pv所指的内存位置为末尾若干字节,那么因为pchEnd = pch+size,所以pchEnd指向最后一个字符的下一个字节,将会超出内存的范围,即pchEnd所指的位置已经不存在。
知道了问题所在,那么可以将内存的结尾计算方式改为:
pchEnd = pv + size – 1;
while ( pch <= pchEnd )
{
if( *pch == ch )
return ( pch );
pch ++ ;
}
……
pchEnd指向了最后一个字节。但是,检查循环内部的执行情况可知,由于pch每增加到pchEnd+1时,都会发生上溢。因此,循环将无法退出。 于是,可以将程序修改为下面的代码。将用size变量来控制循环的退出。这样就不会存在任何问题了。
void *memchr( void *pv, unsigned char ch, size_t size )
{
unsigned char *pch = ( unsigned char * )pv;
while( size -- > 0 )
{
if( *pch == ch )
return( pch );
pch ++;
}
return( NULL );
}
大家知道,--size的效率一般比size--的效率高。那么是否可以将循环的判断条件改为下面的语句呢?
while( --size >= 0 )
……
实际上这是不行的。因为当size=0时,由于size是无符号数,那么它将发生下溢,变成了size所能表示的最大正数,循环也将无法退出。
6、字符串溢出
我们已经知道,字符串是'\0'结尾的。如果字符串结尾忘记带上'\0',那么就溢出了。注意,strlen(p)计算的是字符串中有效的字符数(不含’\0’)。考察下面拷贝字符串的代码,看看有什么问题没呢?
char *str = “Hello, how are you!”;
char *strbak = (char *)malloc(strlen(str));
if (NULL == strbak)
{
//处理内存分配失败,返回错误
}文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-819268.html
strcpy(strbak, str);文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-819268.html
......
显然,由于strlen()计算的不是str的实际长度(即不包含’\0’字符的计算),所以strbak没有结束符’\0’,而在C语言中,’\0’是字符串的结束标志,所以是必须加上的,否则会造成字符串的溢出。所以上面的代码应该是:
char *str = “Hello, how are you!”;
char *strbak = (char *)malloc(strlen(str)+1);
if (NULL == strbak)
{
//内存分配失败,返回错误
}
strcpy(strbak, str);
到了这里,关于C/C++使用过程中的溢出问题的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!