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浅析C语言编程中的数组越界问题

2015-11-17 17:22 477 查看

因为C语言不检查数组越界，而数组又是我们经常用的数据结构之一，所以程序中经常会遇到数组越界的情况，并且后果轻者读写数据不对，重者程序crash。下面我们来分析一下数组越界的情况：
1）堆中的数组越界

因为堆是我们自己分配的，如果越界，那么会把堆中其他空间的数据给写掉，或读取了其他空间的数据，这样就会导致其他变量的数据变得不对，如果是一个指针的话，那么有可能会引起crash

2）栈中的数组越界

因为栈是向下增长的，在进入一个函数之前，会先把参数和下一步要执行的指令地址（通过call实现）压栈，在函数的入口会把ebp压栈，并把esp赋值给ebp，在函数返回的时候，将ebp值赋给esp，pop先前栈内的上级函数栈的基地址给ebp，恢复原栈基址，然后把调用函数之前的压入栈的指令地址pop出来（通过ret实现）。

栈是由高往低增长的，而数组的存储是由低位往高位存的，如果越界的话，会把当前函数的ebp和下一跳的指令地址覆盖掉，如果覆盖了当前函数的ebp，那么在恢复的时候esp就不能指向正确的地方，从而导致未可知的情况，如果下一跳的地址也被覆盖掉，那么肯定会导致crash。

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压入的参数和函数指针

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aa[4]

aa[3]

合法的数组空间 aa[2]

aa[1]

aa[0]

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###sta.c###

#include <stdio.h>
void f(int ai)
{
int aa[5]={1,2,3};
int i = 1;
for (i=0;i<10;i++)
aa[i]=i;
printf("f()/n");
}
void main()
{
f(3);
printf("ok/n");
}
###sta.s###
.file  "sta.c"                 ;说明汇编的源程序
.section    .rodata           ;说明以下是只读数据区
.LC0:
.string "f()"                  ;"f()" 的类型是string，地址为LC0
.text                       ;代码段开始
.globl f                         ;f为全局可访问
.type  f, @function            ; f是函数
f:
pushl  %ebp
movl  %esp, %ebp
subl  $40, %esp
movl  $0, -24(%ebp)
movl  $0, -20(%ebp)
movl  $0, -16(%ebp)
movl  $0, -12(%ebp)
movl  $0, -8(%ebp)
movl  $1, -24(%ebp)
movl  $2, -20(%ebp)
movl  $3, -16(%ebp)
movl  $1, -4(%ebp)
movl  $0, -4(%ebp)
jmp   .L2
.L3:
movl  -4(%ebp), %edx
movl  -4(%ebp), %eax
movl  %eax, -24(%ebp,%edx,4)
addl  $1, -4(%ebp)
.L2:
cmpl  $9, -4(%ebp)
jle   .L3
movl  $.LC0, (%esp)
call  puts
leave
ret
.size  f, .-f                     ;用以计算函数f的大小
.section    .rodata
.LC1:
.string "ok"
.text
.globl main
.type  main, @function
main:
leal  4(%esp), %ecx
andl  $-16, %esp
pushl  -4(%ecx)
pushl  %ebp
movl  %esp, %ebp
pushl  %ecx
subl  $4, %esp
movl  $3, (%esp)
call  f
movl  $.LC1, (%esp)
call  puts
addl  $4, %esp
popl  %ecx
popl  %ebp
leal  -4(%ecx), %esp
ret
.size  main, .-main
.ident "GCC: (GNU) 4.1.2 20070115 (SUSE Linux)"        ;说明是用什么工具编译的
.section    .note.GNU-stack,"",@progbits

从main函数开始压入f函数的参数开始，堆栈的调用情况如下