内存损坏问题的示例及分析

快来打我* 2022-08-27 15:59 121阅读 0赞

[原文][Link 1]以示例代码系统的讲述了三种内存损坏的情况: 全局内存、栈损坏及堆损坏, 以及它们产生的原因。粗略整理如下。

# Global Memory Corruption #

即全局变量的内存使用出了问题，主要还是越界。如下代码:

#include <stdio.h>
    #define MAX 6
    int arrdata[MAX];
    int endval;
    int main()
    {
       int i = 0;
       endval = 12;
       for (i = MAX; (endval) && (i >= 0) ; i--, endval--)
       {
          arrdata[i] = endval * endval;
       }
    
       printf("Values are \n");
       for (i = 0; i < MAX; i++)
       {
          printf("\t %d\n", arrdata[i]);
       }
       return 0;
    }

编译执行，输出的结果是:

Values are
    19044
    19321
    19600
    19881
    20164
    20449

走查代码，你可以发现第一个循环里i的初值是MAX, 应该是MAX-1。 正是这个越界，改写了endval的值。

那个全局变量在内存里是邻居(译注:在我的Mac OS上的输出结果):

(gdb) p &endval
    $2 = (int *) 0x100001038
    (gdb) p &arrdata
    $3 = (int (*)[6]) 0x100001020

所以arrdat\[MAX\]的赋值操作，实际变成了对endval的赋值。

这样的破坏操作可以概括为两种:

*   数组越界，向上或向下(负值).
 *   通过指针访问了错误的地址。

# Stack Corruption #

在\*nix系的系统里，Stack会用来存储局部变量, 函数参数以及返回值。栈损坏常常导致未知的行为及崩溃。

栈损坏有两种情况:

*  内存越界操作。
 *  栈溢出(stack overflow)。

## 内存越界 ##

越界的情况和之前相似，只是发生在了栈存储的数据上。比如下面的代码 ：

#include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #define LEN 6
    
    void cpyPrint(char *str)
    {
       char aBuf[LEN];
       strcpy(aBuf, str);
    
       printf("String is %s\n", aBuf);
    }
    
    int main()
    {
       char *aStr = "MyLinux";
    
       cpyPrint(aStr);
    
       return 0;
    }

编译执行就会崩溃。下面是在我的Mac OS上的结果:

(gdb) r
    Starting program: /Volumes/Development/Project/Testing/stackcorrupt
    Reading symbols for shared libraries +.............................. done
    
    Program received signal SIGABRT, Aborted.
    0x00007fff88815d46 in __kill ()
    (gdb) bt
    #0  0x00007fff88815d46 in __kill ()
    #1  0x00007fff8602d053 in __abort ()
    #2  0x00007fff85fee74d in __chk_fail ()
    #3  0x00007fff85feea1f in __strcpy_chk ()
    #4  0x0000000100000ea6 in cpyPrint (str=0x100000f3e "MyLinux") at stackcorrupt.c:8
    #5  0x0000000100000ef3 in main () at stackcorrupt.c:17

原因在cpyPrint函数中的局部变量大小为6，却要放进去8个字符(包括一个结束符)。

## 栈溢出 ##

下面是栈溢出问题的示例代码:

#include <stdio.h>
    int recur(long int var)
    {
       if (var > 0)
       {
           recur (var--);
       }
    
       printf("the var is %ld\n", var);
       return var;
    }
    
    int main()
    {
       recur (3000);
       return 0;
    }

这段代码什么时候崩，还要看在运行的系统里的栈大小的设置，可以使用下面的指令直接查到:

$ulimit -s

默认情况下会是8192 (KBytes)。

# Heap Corruption #

出现堆错误，会报臭名昭著的Segment Fault错误。产生的原因有三种:

*  尝试向已经释放的内存写入数据。
 *  越界操作 (的确是最常见的原因)。
 *  尝试向尚未分配的内存写入数据。

下面是一个示例:

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    int main()
    {
       int *pData = NULL;
       int num = 12;
       pData = (int*) malloc (num * sizeof (int));
       //...do stuff use the memory
       free(pData);
    
       pData[0] = -1;
       pData = (int*) malloc (num * sizeof (int));
       //...do stuff use the memory
       free(pData);
       return 0;
    }

要想排查内存问题，首选工具自然是Valgrind了，不多做介绍了。

原因链接: [http://mylinuxbook.com/memory-corruption-in-linux-programming/][Link 1]

[Link 1]: http://mylinuxbook.com/memory-corruption-in-linux-programming/