使用 char 指针和 strcpy 理解 malloc

Question

我想写一个简单的程序，我希望它不能理解 strcpy 和正确的内存管理，但它仍然可以执行。我正在尝试为一个字符串动态分配内存（使用 malloc），该字符串仅供 3 个（或少于源的任何字符）字符用作目标，并且分配的内存（或字符）少于源的字符串数组分配在堆栈上（10 个字符的字符串）。无论我如何定义内存分配，它都会复制并打印内容。这里有什么错误？

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

int main()
{
    char *ch = NULL;
    char name[10] = "something";
    ch = (char*)malloc(3 * sizeof(char));
    strcpy(ch, name);
    
    printf("%s\n", name);
    free(ch);
    ch = NULL;
}

Answer 1

这里的错误是你依赖 undefined behaviour。

编译器不会为 out-of-bound（或无效）内存访问抛出任何错误，但是当您的程序尝试访问无效内存时，行为是未定义的。

对于 strcpy()，如果目标缓冲区不够大，无法容纳来自源的内容，包括 null-terminator，那么基本上您将越界访问内存，这无效，导致未定义的行为。程序员有责任确保目标缓冲区有足够的 space 来存储要复制的字符串。

来自man page

The strcpy() function copies the string pointed to by src, including the terminating null byte ('[=13=]'), to the buffer pointed to by dest. The strings may not overlap, and the destination string dest must be large enough to receive the copy.[....]

Answer 2

数组越界写入行为未定义。在我的电脑上，没有优化：

% gcc overflow.c
% ./a.out    
something

并启用优化

% gcc -O3 overflow.c
In file included from /usr/include/string.h:495,
                 from overflow.c:2:
In function ‘strcpy’,
    inlined from ‘main’ at overflow.c:10:5:
/usr/include/x86_64-linux-gnu/bits/string_fortified.h:90:10: warning: 
     ‘__builtin___memcpy_chk’ writing 10 bytes into a region of size 3
     overflows the destination [-Wstringop-overflow=]
   90 |   return __builtin___strcpy_chk (__dest, __src, __bos (__dest));
      |          ^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
% ./a.out       
*** buffer overflow detected ***: terminated
[2]    240741 abort (core dumped)  ./a.out

原因是 with 优化 GCC 实际上会传播数组大小，并将生成等同于

的机器代码

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

int main(void)
{
    char name[10] = "something";
    char *ch = malloc(3);
    __memcpy_chk(ch, name, sizeof name, 3);
    puts(name);
    free(ch);
}

和__memcpy_chk 将检查目标缓冲区的长度，并且由于超出了长度，程序将中止在运行时。

始终在开发时，记得测试您的代码优化也已启用！

使用 char 指针和 strcpy 理解 malloc

Understanding malloc with char pointers and strcpy

c

malloc

pointers

strcpy