为什么我的缓冲区占用的字节数超过了允许的字节数？答案

【问题标题】：Why does my buffer take more bytes than allowed?为什么我的缓冲区占用的字节数超过了允许的字节数？
【发布时间】：2013-06-27 20:59:27
【问题描述】：

我将stringstream 的缓冲区设置为 5 字节缓冲区。只有当我调用sputn 时，它才能读取比我想要的更多的字符。这是为什么呢？

#include <iostream>
#include <sstream>

int main()
{
    std::stringstream ss;
    char buf[5];

    ss.rdbuf()->pubsetbuf(buf, sizeof buf);
    ss.rdbuf()->sputn("hello world", 12);

    std::cout << ss.rdbuf(); // prints "Hello world"
}

【问题讨论】：

欢迎来到 C。C 中没有任何东西可以阻止你在脚下射击自己。这意味着 c++ 不会为您进行边界检查。
@andre：虽然这不是原始数组访问，但这是std::basic_ostream 的成员。它真的不应该写通过数组的末尾。
@MooingDuck 我不认为sputn 有任何保证它不会写入缓冲区之外。
@andre：排序。 If the output sequence write position is not available, returns overflow(traits::to_int_-type(c)). 另一方面，pubsetbuf 似乎不需要记住它的缓冲区是多少位，因此它会声称写入位置始终可用>。
@MemyselfandI，你用的是什么编译器？我想知道在这种情况下编译器的行为是合理的......

标签： c++ file iostream

【解决方案1】：

首先，请注意pubsetbuf 是实现定义的。在 gcc 上它设置了一个新缓冲区，但例如在 MSVC 上什么都没有发生（它调用基类 setbuf 什么都不做）。

现在如here所说，sputn调用overflow（或通过其他方式达到调用的效果）：

如果 put 区域已满 (pptr() == epptr())，此函数可能调用overflow()，或者通过一些实现调用overflow()的效果其他未指定的意思。

现在根据overflow 的文档：

确保放置区至少有一个字符的空间通过保存从 pbase() 开始的一些初始字符子序列到输出序列并更新指向输出区域的指针（如果需要的话）。如果 ch 不是 traits::eof() （即 traits::eq_int_type(c, traits::eof()) != true)，要么放到输出区要么直接保存到输出序列中。

该函数可能会更新 pptr、epptr 和 pback 指针以定义写入更多数据的位置。失败时，该功能确保 pptr() == nullptr 或 pptr() == epptr。

基本上，这意味着可以适当地调整缓冲区的大小以适应更多数据，而使用 gcc 这正是正在发生的事情。这是实际代码take from here：

const __size_type __opt_len = std::max(__size_type(2 * __capacity), __size_type(512));
const __size_type __len = std::min(__opt_len, __max_size);

如您所见，它要么将容量加倍，要么将其设置为512 的大小，直到达到字符串缓冲区可以达到的最大大小。

【讨论】：

Interesting。你赢了。
@MooingDuck：从技术上讲，它是实现定义的，但在 gcc 上这是行为。

【解决方案2】：

C/C++ 不做任何明确的边界检查，所以内存溢出是可能的（而且很容易做到）。如果您通过 Valgrind 之类的调试器运行代码，它会告诉您正在读取未初始化的内存。

【讨论】：

这是未定义的行为吗？我怎样才能防止这种情况发生？可能存在我不知道字节数组长度的情况。
您必须在代码中实现手动错误检查。例如，在将字符串放入缓冲区之前检查字符串的长度。 slibc (code.google.com/p/slibc) 的网站提供了 C11 新边界检查的实现，有一些很好的例子来说明可能出错的地方。它们在 C 中，但概念是相同的。

【解决方案3】：

您的缓冲区仍然是 5 个字节长，并且不会占用超过允许的字节数，但是放入 12 个字节将“只是”执行可能导致软件编程出现很多问题的边界写入（崩溃、UB、数据损坏...）

strlen 可用于在复制前检查您写入的内容与缓冲区大小的对比。

【讨论】：