來自公眾號：技術(shù)讓夢想更偉大
作者：李肖遙
所謂的數(shù)組越界，簡單地講就是指數(shù)組下標(biāo)變量的取值超過了初始定義時(shí)的大小，導(dǎo)致對數(shù)組元素的訪問出現(xiàn)在數(shù)組的范圍之外，這類錯(cuò)誤也是C語言程序中最常見的錯(cuò)誤之一。
在C語言中，數(shù)組必須是靜態(tài)的。換而言之，數(shù)組的大小必須在程序運(yùn)行前就確定下來。由于C語言并不具有類似Java等語言中現(xiàn)有的靜態(tài)分析工具的功能，可以對程序中數(shù)組下標(biāo)取值范圍進(jìn)行嚴(yán)格檢查，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)組上溢或下溢，都會(huì)因拋出異常而終止程序。也就是說，C語言并不檢驗(yàn)數(shù)組邊界，數(shù)組的兩端都有可能越界，從而使其他變量的數(shù)據(jù)甚至程序代碼被破壞。
因此，數(shù)組下標(biāo)的取值范圍只能預(yù)先推斷一個(gè)值來確定數(shù)組的維數(shù)，而檢驗(yàn)數(shù)組的邊界是程序員的職責(zé)。
一般情況下，數(shù)組的越界錯(cuò)誤主要包括兩種：數(shù)組下標(biāo)取值越界與指向數(shù)組的指針的指向范圍越界。
數(shù)組下標(biāo)取值越界數(shù)組下標(biāo)取值越界主要是指訪問數(shù)組的時(shí)候，下標(biāo)的取值不在已定義好的數(shù)組的取值范圍內(nèi)，而訪問的是無法獲取的內(nèi)存地址。例如，對于數(shù)組inta[3]，它的下標(biāo)取值范圍是[0，2]（即a[0]、a[1]與a[2]）。如果我們的取值不在這個(gè)范圍內(nèi)（如a[3]），就會(huì)發(fā)生越界錯(cuò)誤。示例代碼如下所示：
inta[3];
inti=0;
for(i=0;i<4;i++)
{
a[i]=i;
}
for(i=0;i<4;i++)
{
printf("a[%d]=%d ",i,a[i]);
}
很顯然，在上面的示例程序中，訪問a[3]是非法的，將會(huì)發(fā)生越界錯(cuò)誤。因此，我們應(yīng)該將上面的代碼修改成如下形式：
inta[3];
inti=0;
for(i=0;i<3;i++)
{
a[i]=i;
}
for(i=0;i<3;i++)
{
printf("a[%d]=%d ",i,a[i]);
}
指向數(shù)組的指針的指向范圍越界指向數(shù)組的指針的指向范圍越界是指定義數(shù)組時(shí)會(huì)返回一個(gè)指向第一個(gè)變量的頭指針，對這個(gè)指針進(jìn)行加減運(yùn)算可以向前或向后移動(dòng)這個(gè)指針，進(jìn)而訪問數(shù)組中所有的變量。但在移動(dòng)指針時(shí)，如果不注意移動(dòng)的次數(shù)和位置，會(huì)使指針指向數(shù)組以外的位置，導(dǎo)致數(shù)組發(fā)生越界錯(cuò)誤。下面的示例代碼就是移動(dòng)指針時(shí)沒有考慮到移動(dòng)的次數(shù)和數(shù)組的范圍，從而使程序訪問了數(shù)組以外的存儲(chǔ)單元。
inti;
int*p;
inta[5];
/*數(shù)組a的頭指針賦值給指針p*/
p=a;
for(i=0;i<10;i++)
{
/*指針p指向的變量*/
*p=i+10;
/*指針p下一個(gè)變量*/
p++;
}
在上面的示例代碼中，for循環(huán)會(huì)使指針p向后移動(dòng)10次，并且每次向指針指向的單元賦值。但是，這里數(shù)組a的下標(biāo)取值范圍是[0，4]（即a[0]、a[1]、a[2]、a[3]與a[4]）。因此，后5次的操作會(huì)對未知的內(nèi)存區(qū)域賦值，而這種向內(nèi)存未知區(qū)域賦值的操作會(huì)使系統(tǒng)發(fā)生錯(cuò)誤。正確的操作應(yīng)該是指針移動(dòng)的次數(shù)與數(shù)組中的變量個(gè)數(shù)相同，如下面的代碼所示：
inti;
int*p;
inta[5];
/*數(shù)組a的頭指針賦值給指針p*/
p=a;
for(i=0;i<5;i++)
{
/*指針p指向的變量*/
*p=i+10;
/*指針p下一個(gè)變量*/
p++;
}
為了加深大家對數(shù)組越界的了解，下面通過一段完整的數(shù)組越界示例來演示編程中數(shù)組越界將會(huì)導(dǎo)致哪些問題。
1#definePASSWORD"123456"
2intTest(char*str)
3{
4intflag;
5charbuffer[7];
6flag=strcmp(str,PASSWORD);
7strcpy(buffer,str);
8returnflag;
9}
10intmain(void)
11{
12intflag=0;
13charstr[1024];
14while(1)
15{
16printf("請輸入密碼：");
17scanf（"%s",str);
18flag=Test(str);
19if(flag)
20{
21printf("密碼錯(cuò)誤！ ");
22}
23else
24{
25printf("密碼正確！ ");
26}
27}
28return0;
29}
上面的示例代碼模擬了一個(gè)密碼驗(yàn)證的例子，它將用戶輸入的密碼與宏定義中的密碼123456進(jìn)行比較。很顯然，本示例中最大的設(shè)計(jì)漏洞就在于Test()函數(shù)中的strcpy(buffer,str)調(diào)用。
由于程序?qū)⒂脩糨斎氲淖址獠粍?dòng)地復(fù)制到Test()函數(shù)的數(shù)組charbuffer[7]中。因此，當(dāng)用戶的輸入大于7個(gè)字符的緩沖區(qū)尺寸時(shí)，就會(huì)發(fā)生數(shù)組越界錯(cuò)誤，這也就是大家所謂的緩沖區(qū)溢出Bufferoverflow漏洞。
但是要注意，如果這個(gè)時(shí)候我們根據(jù)緩沖區(qū)溢出發(fā)生的具體情況填充緩沖區(qū)，不但可以避免程序崩潰，還會(huì)影響到程序的執(zhí)行流程，甚至?xí)尦绦蛉?zhí)行緩沖區(qū)里的代碼。示例運(yùn)行結(jié)果為：
1請輸入密碼:12345
2密碼錯(cuò)誤！
3請輸入密碼:123456
4密碼正確！
5請輸入密碼:1234567
6密碼正確！
7請輸入密碼:aaaaaaa
8密碼正確！
9請輸入密碼:0123456
10密碼錯(cuò)誤！
11請輸入密碼:
在示例代碼中，flag變量實(shí)際上是一個(gè)標(biāo)志變量，其值將決定著程序是進(jìn)入密碼錯(cuò)誤的流程（非0）還是“密碼正確”的流程（0）。當(dāng)我們輸入錯(cuò)誤的字符串1234567或者aaaaaaa，程序也都會(huì)輸出“密碼正確”。但在輸入0123456的時(shí)候，程序卻輸出“密碼錯(cuò)誤”，這究竟是為什么呢？
其實(shí)，原因很簡單。當(dāng)調(diào)用Test()函數(shù)時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)給它分配一片連續(xù)的內(nèi)存空間，而變量charbuffer[7]與intflag將會(huì)緊挨著進(jìn)行存儲(chǔ)，用戶輸入的字符串將會(huì)被復(fù)制進(jìn)buffer[7]中。如果這個(gè)時(shí)候，我們輸入的字符串?dāng)?shù)量超過6個(gè)（注意，有字符串截?cái)喾菜阋粋€(gè)），那么超出的部分將破壞掉與它緊鄰著的flag變量的內(nèi)容。
當(dāng)輸入的密碼不是宏定義的123456時(shí)，字符串比較將返回1或-1。我們都知道，內(nèi)存中的數(shù)據(jù)按照4字節(jié)（DWORD）逆序存儲(chǔ)，所以當(dāng)flag為1時(shí)，在內(nèi)存中存儲(chǔ)的是0x01000000。如果我們輸入包含7個(gè)字符的錯(cuò)誤密碼，如aaaaaaa，那么字符串截?cái)喾?x00將寫入flag變量，這樣溢出數(shù)組的一個(gè)字節(jié)0x00將恰好把逆序存放的flag變量改為0x00000000。在函數(shù)返回后，一旦main函數(shù)的flag為0，就會(huì)輸出“密碼正確”。這樣，我們就用錯(cuò)誤的密碼得到了正確密碼的運(yùn)行效果。
而對于0123456，因?yàn)樵谶M(jìn)行字符串的大小比較時(shí)，它小于123456，flag的值是-1，在內(nèi)存中將按照補(bǔ)碼存放負(fù)數(shù)，所以實(shí)際存儲(chǔ)的不是0x01000000而是0xffffffff。那么字符串截?cái)嗪蠓?x00淹沒后，變成0x00ffffff，還是非0，所以沒有進(jìn)入正確分支。
其實(shí)，本示例只是用一個(gè)字節(jié)淹沒了鄰接變量，導(dǎo)致程序進(jìn)入密碼正確的處理流程，使設(shè)計(jì)的驗(yàn)證功能失效。
盡量顯式地指定數(shù)組的邊界在C語言中，為了提高運(yùn)行效率，給程序員更大的空間，為指針操作帶來更多的方便，C語言內(nèi)部本身不檢查數(shù)組下標(biāo)表達(dá)式的取值是否在合法范圍內(nèi)，也不檢查指向數(shù)組元素的指針是不是移出了數(shù)組的合法區(qū)域。因此，在編程中使用數(shù)組時(shí)就必須格外謹(jǐn)慎，在對數(shù)組進(jìn)行讀寫操作時(shí)都應(yīng)當(dāng)進(jìn)行相應(yīng)的檢查，以免對數(shù)組的操作超過數(shù)組的邊界，從而發(fā)生緩沖區(qū)溢出漏洞。
要避免程序因數(shù)組越界所發(fā)生的錯(cuò)誤，首先就需要從數(shù)組的邊界定義開始。盡量顯式地指定數(shù)組的邊界，即使它已經(jīng)由初始化值列表隱式指定。示例代碼如下所示：
inta[]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
很顯然，對于上面的數(shù)組a[]，雖然編譯器可以根據(jù)始化值列表來計(jì)算出數(shù)組的長度。但是，如果我們顯式地指定該數(shù)組的長度，例如：
inta[10]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
它不僅使程序具有更好的可讀性，并且大多數(shù)編譯器在數(shù)組長度小于初始化值列表的長度時(shí)還會(huì)發(fā)生相應(yīng)警告。
當(dāng)然，也可以使用宏的形式來顯式指定數(shù)組的邊界（實(shí)際上，這也是最常用的指定***），如下面的代碼所示：
#defineMAX10
…
inta[MAX]={1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
除此之外，在C99標(biāo)準(zhǔn)中，還允許我們使用單個(gè)指示符為數(shù)組的兩段“分配”空間，如下面的代碼所示：
inta[MAX]={1,2,3,4,5,[MAX-5]=6,7,8,9,10};
在上面的a[MAX]數(shù)組中，如果MAX大于10，數(shù)組中間將用0值元素進(jìn)行填充（填充的個(gè)數(shù)為MAX-10，并從a[5]開始進(jìn)行0值填充）；如果MAX小于10，[MAX-5]之前的5個(gè)元素（1，2，3，4，5）中將有幾個(gè)被[MAX-5]之后的5個(gè)元素（6，7，8，9，10）所覆蓋，示例代碼如下所示：
1#defineMAX10
2#defineMAX115
3#defineMAX26
4intmain(void)
5{
6inta[MAX]={1,2,3,4,5,[MAX-5]=6,7,8,9,10};
7intb[MAX1]={1,2,3,4,5,[MAX1-5]=6,7,8,9,10};
8intc[MAX2]={1,2,3,4,5,[MAX2-5]=6,7,8,9,10};
9inti=0;
10intj=0;
11intz=0;
12printf("a[MAX]： ");
13for(i=0;i<MAX;i++)
14{
15printf("a[%d]=%d",i,a[i]);
16}
17printf(" b[MAX1]： ");
18for(j=0;j<MAX1;j++)
19{
20printf("b[%d]=%d",j,b[j]);
21}
22printf(" c[MAX2]： ");
23for(z=0;z<MAX2;z++)
24{
25printf("c[%d]=%d",z,c[z]);
26}
27printf(" ");
28return0;
29}
運(yùn)行結(jié)果為：
1a[MAX]：
2a[0]=1a[1]=2a[2]=3a[3]=4a[4]=5a[5]=6a[6]=7a[7]=8a[8]=9a[9]=10
3b[MAX1]：
4b[0]=1b[1]=2b[2]=3b[3]=4b[4]=5b[5]=0b[6]=0b[7]=0b[8]=0b[9]=0b[10]=6b[11]=7b[12]=8b[13]=9b[14]=10
5c[MAX2]：
6c[0]=1c[1]=6c[2]=7c[3]=8c[4]=9c[5]=10
對數(shù)組做越界檢查，確保索引值位于合法的范圍之內(nèi)
要避免數(shù)組越界，除了上面所闡述的顯式指定數(shù)組的邊界之外，還可以在數(shù)組使用之前進(jìn)行越界檢查，檢查數(shù)組的界限和字符串（也以數(shù)組的方式存放）的結(jié)束，以保證數(shù)組索引值位于合法的范圍之內(nèi)。例如，在寫處理數(shù)組的函數(shù)時(shí)，一般應(yīng)該有一個(gè)范圍參數(shù)；在處理字符串時(shí)總檢查是否遇到空字符‘ 主站蜘蛛池模板： 四虎影免看黄 | 亚洲高清视频在线 | 亚洲视频中文字幕在线 | 免费视频久久 | 在线视频欧美亚洲 | 色婷婷影院在线视频免费播放 | 五月天婷婷丁香 | 2021avtt天堂网手机版 | 亚洲精品福利在线观看 | 亚洲欧美色一区二区三区 | 亚洲视频www| 性色爽爱性色爽爱网站 | 四虎永久免费地址 | 亚洲国产欧美国产综合一区 | 亚洲五月丁香综合视频 | 日韩在线视频不卡 | 亚洲欧美自拍视频 | 欧美国产成人一区二区三区 | 自拍偷拍免费视频 | 日本免费一区二区视频 | 欧美日韩精品一区二区三区四区 | 国产福利精品视频 | 影电影在线观看免费高清完整版 | 免费两性的视频网站 | 综合五月婷婷 | 欧美日韩亚洲一区二区 | 亚洲欧美国产精品专区久久 | 久久久久久久久综合 | 九色国产在视频线精品视频 | 欧美一区二区日韩一区二区 | 亚洲精品国产高清嫩草影院 | 香蕉视频97| 国产精品入口麻豆 | 制服丝袜自拍偷拍 | 一男二女在线观看 | 国色天香社区在线观看免费播放 | 一级国产电影 | a级毛片免费看 | 一区二区在线视频 | 五月天丁香色 | 日韩在线视频在线 |