为什么它没有给出分段违规？

Question

下面的代码据说会产生分段冲突：

#include <stdio.h> 
#include <string.h> 

void function(char *str) {
   char buffer[16];

   strcpy(buffer,str);
}

int main() {
  char large_string[256];
  int i;

  for( i = 0; i < 255; i++)
    large_string[i] = 'A';

  function(large_string);
  return 1;
}

它的编译和运行如下：

gcc -Wall -Wextra hw.cpp && a.exe

但没有任何输出。

注意

如果您真正了解下面的情况，上面的代码确实会覆盖 ret 地址等。

具体来说，ret 地址将为 0x41414141。

重要 这需要深厚的堆栈知识

Answer 1

正如大家所说，您的程序有未定义的行为。事实上，你的程序有比你想象的更多的错误，但在它已经未定义之后，它不会再进一步​​未定义。

这是我对为什么没有输出的猜测。您没有完全禁用优化。编译器发现 function() 中的代码对程序的其余部分没有任何定义的影响。编译器优化了对 function() 的调用。

Answer 2

事实上，长字符串很可能以 i 中的零字节终止。假设 main 中的变量按照声明的顺序排列（据我所知，这在语言规范中没有任何要求，但在实践中似乎很可能），那么 large_string 将首先出现在内存中，然后是 i 。该循环将 i 设置为 0 并计数到 255。无论 i 是大端存储还是小端存储，无论哪种方式，它都有一个零字节。因此，在遍历 large_string 时，在字节 256 或 257 处您将遇到空字节。

除此之外，我还必须研究生成的代码才能弄清楚为什么它没有失败。正如您似乎指出的那样，我希望缓冲区的副本会覆盖 strcpy 的返回地址，因此当它尝试返回时，您将进入深空的某个地方，并且很快就会在某些地方爆炸。

但正如其他人所说，“未定义”意味着“不可预测”。

Answer 3

您的“char buffer[16]”中可能有任何内容，包括 \0。 strcpy 复制直到找到第一个 \0 - 因此不会超出 16 个字符的边界。

Answer 4

你只是运气好而已。代码没有理由必须生成分段错误（或任何其他类型的错误）。不过，这可能仍然是一个坏主意。您可能会通过增加large_string 的大小来使其失败。

Answer 5

在您的实现中，buffer 可能紧邻堆栈上的 large_string 下方。因此，当对 strcpy 的调用溢出 buffer 时，它只是将大部分内容写入 large_string 中，而不会造成任何特定的损害。它将至少写入 255 个字节，但是否写入更多取决于 Large_string 上面的内容（以及 Large_string 最后一个字节的未初始化值）。它似乎在造成任何损坏或段错误之前就停止了。

幸运的是，对 function 的调用的返回地址没有被丢弃。它要么位于堆栈上的缓冲区下方，要么位于寄存器中，或者可能该函数是内联的，我不记得没有优化会做什么。如果您懒得检查反汇编，我也不能;-)。所以你可以毫无问题地返回和退出。

说代码会出现段错误的人可能并不可靠。它会导致未定义的行为。这次的行为是不输出任何内容并退出。

[编辑：我检查了我的编译器（cygwin 上的 GCC），对于此代码，它使用标准 x86 调用约定和入口/出口代码。它确实会出现段错误。]

Answer 6

您正在通过调用 gcc （而不是 g++）来编译 .cpp (c++) 程序...不确定这是否是原因，但在 Linux 系统上（由于默认的 .exe 输出，您似乎在 Windows 上运行）当尝试按照您的说明进行编译时，它会抛出以下错误：

/tmp/ccSZCCBR.o:(.eh_frame+0x12): undefined reference to `__gxx_personality_v0'
Collect2: ld 返回 1 退出状态

Answer 7

它的 UB（未定义行为）。
Strcpy 可能已将更多字节复制到缓冲区指向的内存中，此时可能不会引起问题。

Answer 8

这是未定义的行为，这意味着任何事情都可能发生。该程序甚至看起来可以正常工作。

看来您只是碰巧没有覆盖（短）程序的其余部分仍然需要的任何内存部分（或者超出了程序地址空间/写保护/...），所以没有什么特别的事情发生。至少没有什么会导致任何输出。

Answer 9

堆栈上的某处有一个零字节停止 strcpy()，并且堆栈上有足够的空间不会命中受保护的页面。尝试在该函数中打印出 strlen(buffer) 。无论如何，结果都是未定义的行为。

养成使用 strlcpy(3) 系列的习惯的功能。

Answer 10

您可以通过其他方式测试这一点：

#include <stdlib.h>
int main() {
    int *a=(int *)malloc(10*sizeof(int));
    int i;
    for (i=0;i<1000000; i++) a[i] = i;
    return 0;
}

在我的机器中，这只会在 i = 37000 左右时导致 SIGSEGV！ （通过使用 gdb 检查核心进行测试）。

为了防止这些问题，请使用 malloc 调试器测试您的程序...并使用大量 malloc，因为据我所知，没有可以查看静态内存的内存调试库。示例：电围栏

gcc -g -Wall docore.c -o c -lefence

现在只要 i=10 就会触发 SIGSEGV代码>，正如预期的那样。