写比 malloced 更多的字符。为什么它不会失败？答案

【问题标题】：Writing more characters than malloced. Why does it not fail?写比 malloced 更多的字符。为什么它不会失败？
【发布时间】：2011-10-06 19:12:15
【问题描述】：

为什么以下工作不会引发某种分段错误？

char *path = "/usr/bin/";
char *random = "012";

// path + random + \0
// so its malloc(13), but I get 16 bytes due to memory alignment (im on 32bit)
newPath = (char *) malloc(strlen(path) + strlen(random) + 1);

strcat(newPath, path);
strcat(newPath, "random");
// newPath is now: "/usr/bin/012\0" which makes 13 characters.

但是，如果我添加

strcat(newPath, "RANDOMBUNNIES");

这个调用不应该失败，因为 strcat 使用的内存比分配的多吗？因此，不应该

free(newPath)

也失败了，因为它试图释放 16 个字节，但我使用了 26 个字节（“/usr/bin/012RANDOMBUNNIES\0”）？

非常感谢您！

【问题讨论】：

标签： c memory-management segmentation-fault memory-alignment strcat

【解决方案1】：

大多数情况下，这种溢出问题不会使您的程序在烟雾和烧焦的硫磺味中爆炸。更微妙的是：在溢出变量之后分配的变量将被更改，从而导致程序稍后出现无法解释且看似随机的行为。

【讨论】：

如果内存溢出确实导致程序爆炸，那就太棒了——想想找到它们是多么容易！当您可以分配 n 个字节并写入 n +1 个字节并且在 100 次中 99 次都没有看到不良影响时，很难找到问题。
@graeme 同意 100%。这就是为什么特别在 C 程序员中应该小心、非常小心和非常有条理
@graeme：如果您喜欢这种行为，您应该查看Electric Fence。来自 README：Electric Fence 是一种不同的 malloc() 调试器。它使用系统的虚拟内存硬件来检测软件何时超出 malloc() 缓冲区的边界。它还将检测任何已由 free() 释放的内存访问。因为它使用 VM 硬件进行检测，所以 Electric Fence 会在导致边界违规的第一条指令处停止您的程序。

【解决方案2】：

它会失败，也不会随机失败，这取决于 malloc 内存之后的内存可用性。

此外，当您想连接随机时，您不应该加上引号。那应该是

strcat(newPath, random);

【讨论】：

【解决方案3】：

许多 C 库函数不检查它们是否溢出。由程序员来管理分配的内存。您可能只是在内存中写入另一个变量，对程序的操作产生不可预测的影响。 C 是为提高效率而设计的，而不是为了指出编程中的错误。

【讨论】：

【解决方案4】：

这个电话你很幸运。您不会收到段错误，因为您的调用可能停留在地址空间的分配部分中。这是未定义的行为。不保证不会覆盖已写入内容的最后一个字符。此调用也可能失败。

【讨论】：

那不走运。相反，这意味着您破坏了其他有价值的数据（可能是内部的malloc 簿记），这将导致稍后在程序执行中出现不正确的行为（最坏的情况：安全漏洞或大量数据丢失）。幸运的是，如果程序崩溃了，那么您会立即知道存在错误，而没有其他任何东西被破坏......
一些调试器会在那里崩溃。当然，幸运意味着电话没有出错，因为他们不能，而是因为例如。该页面被分配到存储额外字节的位置。
我知道为什么。我只是认为“不崩溃”是不幸（危险）的可能性，而“崩溃”是幸运的可能性。

【解决方案5】：

写入比 malloced 更多的字符是一种未定义行为。
未定义的行为意味着任何事情都可能发生并且行为无法解释。

【讨论】：

【解决方案6】：

不保证缓冲区溢出会导致段错误。行为只是未定义的。您可能会一次成功地写入不属于您的内存，另一次导致崩溃，第三次默默地覆盖完全不相关的内容。其中哪一种发生取决于操作系统（和操作系统版本）、硬件、编译器（和编译器标志）以及系统上运行的几乎所有其他内容。

这就是缓冲区溢出如此严重的错误来源的原因：通常，明显的症状会在生产中显示出来，但在通过调试器运行时不会；并且症状通常不会显示在它们起源的程序部分中。当然，它们是一个受欢迎的漏洞，可以注入您自己的代码。

【讨论】：

【解决方案7】：

操作系统在我的系统上以一定的粒度分配 page-size 4kb（这在 32 位机器上是典型的），malloc() 是否总是从操作系统获取新页面取决于您的 C 运行时库。

【讨论】：

【解决方案8】：

整个程序sn-p是错误的。您假设malloc() 返回的内容至少第一个字节设置为0。通常情况并非如此，因此即使您的“安全”strcat() 也是错误的。

但是，正如其他人所说，未定义的行为并不意味着您的程序会崩溃。这只意味着它可以做任何事情（包括崩溃，但也不会崩溃，如果你不走运的话）。

（另外，你不应该转换malloc()的返回值。）

【讨论】：

为什么不应该转换malloc的返回值？
@Graeme：见stackoverflow.com/questions/605845/…
好的，谢谢你的链接。我知道在 C 中它不是必要的，但我从没想过它实际上是一个坏主意。
为什么我假设第一个字节设置为 0？不明白。
@pewpew, strcat(newPath, path); 假定 newPath 是一个以空字符结尾的字符串。由于newPath 是malloc() 的返回值，因此不能保证其中会有一个0 字节（malloc() 只是分配内存，它不会将其设置为任何内容。请参阅memset() 或calloc()如果你想要，甚至在第一个 strcat() 之前的 newPath[0] = 0; 都可以。）

【解决方案9】：

分段错误一般是因为访问了无效的内存段。在这里它不会给出错误（Segmentation fault），因为您仍然可以访问内存。但是，您正在覆盖其他未定义行为的内存位置，您的代码运行良好。

【讨论】：