淺析C語言編程中的數組越界問題

來源：本站原創(chuàng)|時間：2020-01-10|欄目：C語言|點擊：次

因為C語言不檢查數組越界，而數組又是我們經常用的數據結構之一，所以程序中經常會遇到數組越界的情況，并且后果輕者讀寫數據不對，重者程序crash。下面我們來分析一下數組越界的情況：
1）堆中的數組越界

因為堆是我們自己分配的，如果越界，那么會把堆中其他空間的數據給寫掉，或讀取了其他空間的數據，這樣就會導致其他變量的數據變得不對，如果是一個指針的話，那么有可能會引起crash

2）棧中的數組越界

因為棧是向下增長的，在進入一個函數之前，會先把參數和下一步要執(zhí)行的指令地址（通過call實現(xiàn)）壓棧，在函數的入口會把ebp壓棧，并把esp賦值給ebp，在函數返回的時候，將ebp值賦給esp，pop先前棧內的上級函數棧的基地址給ebp，恢復原棧基址，然后把調用函數之前的壓入棧的指令地址pop出來（通過ret實現(xiàn)）。

棧是由高往低增長的，而數組的存儲是由低位往高位存的，如果越界的話，會把當前函數的ebp和下一跳的指令地址覆蓋掉，如果覆蓋了當前函數的ebp，那么在恢復的時候esp就不能指向正確的地方，從而導致未可知的情況，如果下一跳的地址也被覆蓋掉，那么肯定會導致crash。

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壓入的參數和函數指針

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aa[4]

aa[3]

合法的數組空間 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           ;說明以下是只讀數據區(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
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                     ;用以計算函數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函數開始壓入f函數的參數開始，堆棧的調用情況如下

圖1 壓入參數

圖二通過call 命令壓入下一跳地址 IP

圖三函數f 通過pushl %ebp 把 ebp保存起來

圖四函數 f 通過movl %esp, %ebp讓ebp指向esp，這樣esp就可以進行修改，在函數返回的時候用ebp的值對esp進行恢復

圖五函數 f 通過subl $40, %esp 給函數的局部變量預留空間

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

故，如果aa[5]進行賦值，則會把 i 的值覆蓋掉，

如果對aa[6]進行賦值，則會把棧中的 %ebp 覆蓋掉，那么在函數 f 返回的時候則不能對ebp進行恢復，即main函數的ebp變成了我們覆蓋掉的值，程序不知道會發(fā)生什么事情，但因為我們的程序接下來沒有調用棧中的內容，故還是可以運行的。

如果對aa[7]進行賦值，則會把棧中的 %IP 覆蓋掉，在函數 f 返回的時候就不能正確地找到下一跳的地址，會crash；

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