缓冲区溢出 - 局部变量在堆栈上的顺序

Question

我对局部变量在堆栈上的排序方式感到很困惑。我知道，（在 Intel x86 上）局部变量在代码中从高地址存储到低地址。很明显，这段代码：

int i = 0;
char buffer[4];
strcpy(buffer, "aaaaaaaaaaaaaaa");
printf("%d", i);

产生这样的东西：

1633771873

i 变量被溢出的缓冲区覆盖。

但是，如果我交换前两行：

char buffer[4];
int i = 0;
strcpy(buffer, "aaaaaaaaaaaaaaa");
printf("%d", i);

输出完全相同。

怎么可能？ i 的地址低于 buffer 的地址，因此缓冲区溢出应该会覆盖其他数据，但不会覆盖 i。还是我遗漏了什么？

Answer 1

局部变量的顺序没有规定，所以编译器通常可以随意分配它们。但另一方面，编译器会使用许多策略来减少您自愿尝试做的事情发生的可能性。

其中一个安全增强措施是分配一个始终远离其他标量变量的缓冲区，因为数组可以越界寻址并且更倾向于膨胀相邻变量。另一个技巧是在数组之后添加一些空陷阱 space 来为边界问题创建一种隔离。

无论如何你可以使用调试器查看程序集以确认变量定位。

Answer 2

如果您想查看编译器如何分配局部变量，请尝试使用 gcc -S 进行编译，这将输出汇编代码。在汇编代码中，您可以看到编译器如何选择对变量进行排序。

在编译器如何选择对局部变量进行排序时要记住的一件事是每个 char 只需要按 1 对齐（这意味着它可以从内存的任何字节开始），另一方面， int必须按 4 对齐（这意味着它只能从可被 4 整除的字节开始），因此根据对齐方式，编译器有自己的逻辑来避免数据为空字节，这意味着它经常将变量组合在一起具有一定顺序的相似类型。所以即使你这样定义它们：

int a;
char c;
int b;
char d;

很可能编译器将内存中的 int 和 char 组合在一起，因此从顶部的低内存到底部的高内存的内存可能类似于：

 low memory
  |    |      | char d | char c|
  |           int b            |
  |           int a            |
  high memory

每块||代表一个字节，一整行代表4个字节。

缓冲区溢出 - 局部变量在堆栈上的顺序

Buffer overflow - order of local variables on stack

c

stack

local-variables

buffer-overflow

找个时间尝试一下汇编代码，这很有趣。