快捷導(dǎo)航

淺析C語言編程中的數(shù)組越界問題

更新時(shí)間：2015年11月17日 17:22:09 作者：wind19

這篇文章主要介紹了淺析C語言編程中的數(shù)組越界問題,通過內(nèi)存空間來討論其導(dǎo)致的程序崩潰問題,需要的朋友可以參考下

因?yàn)镃語言不檢查數(shù)組越界，而數(shù)組又是我們經(jīng)常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，所以程序中經(jīng)常會(huì)遇到數(shù)組越界的情況，并且后果輕者讀寫數(shù)據(jù)不對(duì)，重者程序crash。下面我們來分析一下數(shù)組越界的情況：
1）堆中的數(shù)組越界

因?yàn)槎咽俏覀冏约悍峙涞?，如果越界，那么?huì)把堆中其他空間的數(shù)據(jù)給寫掉，或讀取了其他空間的數(shù)據(jù)，這樣就會(huì)導(dǎo)致其他變量的數(shù)據(jù)變得不對(duì)，如果是一個(gè)指針的話，那么有可能會(huì)引起crash

2）棧中的數(shù)組越界

因?yàn)闂Ｊ窍蛳略鲩L的，在進(jìn)入一個(gè)函數(shù)之前，會(huì)先把參數(shù)和下一步要執(zhí)行的指令地址（通過call實(shí)現(xiàn)）壓棧，在函數(shù)的入口會(huì)把ebp壓棧，并把esp賦值給ebp，在函數(shù)返回的時(shí)候，將ebp值賦給esp，pop先前棧內(nèi)的上級(jí)函數(shù)棧的基地址給ebp，恢復(fù)原?；?，然后把調(diào)用函數(shù)之前的壓入棧的指令地址pop出來（通過ret實(shí)現(xiàn)）。

棧是由高往低增長的，而數(shù)組的存儲(chǔ)是由低位往高位存的，如果越界的話，會(huì)把當(dāng)前函數(shù)的ebp和下一跳的指令地址覆蓋掉，如果覆蓋了當(dāng)前函數(shù)的ebp，那么在恢復(fù)的時(shí)候esp就不能指向正確的地方，從而導(dǎo)致未可知的情況，如果下一跳的地址也被覆蓋掉，那么肯定會(huì)導(dǎo)致crash。

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壓入的參數(shù)和函數(shù)指針

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aa[4]

aa[3]

合法的數(shù)組空間 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"                 ;說明匯編的源程序
    .section    .rodata           ;說明以下是只讀數(shù)據(jù)區(qū)
.LC0:
    .string "f()"                  ;"f()" 的類型是string，地址為LC0
    .text                       ;代碼段開始
.globl f                         ;f為全局可訪問
    .type  f, @function            ; f是函數(shù)
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                     ;用以計(jì)算函數(shù)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)"        ;說明是用什么工具編譯的
    .section    .note.GNU-stack,"",@progbits

從main函數(shù)開始?jí)喝雈函數(shù)的參數(shù)開始，堆棧的調(diào)用情況如下

20151117171954436.gif (341×267)

圖1 壓入?yún)?shù)

20151117172018789.gif (315×241)

圖二通過call 命令壓入下一跳地址 IP

20151117172103760.gif (319×250)

圖三函數(shù)f 通過pushl %ebp 把 ebp保存起來

20151117172121305.gif (414×210)

圖四函數(shù) f 通過movl %esp, %ebp讓ebp指向esp，這樣esp就可以進(jìn)行修改，在函數(shù)返回的時(shí)候用ebp的值對(duì)esp進(jìn)行恢復(fù)

20151117172136004.gif (407×540)

圖五函數(shù) f 通過subl $40, %esp 給函數(shù)的局部變量預(yù)留空間

20151117172152902.gif (418×531)

圖六 int數(shù)組 aa[5]占用了20個(gè)字節(jié)的空間，然后 int i占用了4個(gè)字節(jié)的空間（緊鄰著之前壓入棧的%ebp）

故，如果aa[5]進(jìn)行賦值，則會(huì)把 i 的值覆蓋掉，

如果對(duì)aa[6]進(jìn)行賦值，則會(huì)把棧中的 %ebp 覆蓋掉，那么在函數(shù) f 返回的時(shí)候則不能對(duì)ebp進(jìn)行恢復(fù)，即main函數(shù)的ebp變成了我們覆蓋掉的值，程序不知道會(huì)發(fā)生什么事情，但因?yàn)槲覀兊某绦蚪酉聛頉]有調(diào)用棧中的內(nèi)容，故還是可以運(yùn)行的。

如果對(duì)aa[7]進(jìn)行賦值，則會(huì)把棧中的 %IP 覆蓋掉，在函數(shù) f 返回的時(shí)候就不能正確地找到下一跳的地址，會(huì)crash；

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