在C/C++中防止缓冲区溢出

Question

我经常遇到缓冲区溢出的问题。

int y[10][10][10];

...

y[0][15][3] = 8;

我该如何防止这个问题的发生？有没有好用的工具可以帮助我？

- luca_c

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如果您确定使用的编程语言，您将获得更好的答案。C和C ++是非常不同的编程语言。 - avakar

我希望我能够编辑评论...当然应该是“你的想法”。 - avakar

@avakar：只需删除您的评论，然后重新添加即可。 - RichieHindle

在您的示例中没有发生溢出。10x10x10 = 1000，因此您有一个包含1000个整数的数组。索引[0][15][3]是第154个整数（15*10 + (3+1) = 154），因此您在边界内。 - qrdl

我同时使用C和C++。问题出在原始的C数组上，就像这个例子一样。你说得对，这不是整个多维数组的缓冲区溢出，但如果我将一个数组定义为10x10x10，我不想超过数组的单个维度。谢谢。最好的问候。 - luca_c

是的，说真的，我在这里没有看到缓冲区溢出！ - Steve Obbayi

Answer 1

Neil的回答在一般情况下更好，但如果你有使用普通数组的理由，你可以使用函数来获取和设置值，并检查是否在数组边界内：

#define MAX_INDEX 10

int y[MAX_INDEX][MAX_INDEX][MAX_INDEX];

int get_y(int a, int b, int c)
{
    ASSERT(a >= 0 && a < MAX_INDEX);
    ASSERT(b >= 0 && b < MAX_INDEX);
    ASSERT(c >= 0 && c < MAX_INDEX);
    return y[a][b][c];
}

void set_y(int a, int b, int c, int value)
{
    ASSERT(a >= 0 && a < MAX_INDEX);
    ASSERT(b >= 0 && b < MAX_INDEX);
    ASSERT(c >= 0 && c < MAX_INDEX);
    y[a][b][c] = value;
}

最好将所有内容都封装在一个类中。

- RichieHindle

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挑刺一下，除非你已经为它们编写了特定的代码，否则 ASSERT 在嵌入式系统中不会按你期望的方式工作。但在大多数情况下我同意。 - Paul Nathan

Answer 2

不要使用原始的C风格数组。相反，使用C++容器类，如std::vector，它们具有检查无效访问并在发生时引发异常的能力。

此外，您所描述的实际上并不是缓冲区溢出。

- anon

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很多时候我编写的是嵌入式系统代码，只能使用原始数组。谢谢。 - luca_c

Answer 3

除了其他评论之外，您还可以查看此线程中提出的建议，该线程涉及静态代码分析工具：

C / C ++ 免费替代Lint？

- Peter Gibson

Answer 4

代码层面的解决方案

在C++中，一个解决方案是永远不要使用数组，而是使用C++容器。例如，如果您使用at而不是[]进行索引，则向量具有越界检测功能。

在C语言中，您应该始终设计函数，使您提供数组的指针和维数，没有其他方法。

工具层面的解决方案

用于检查越界访问的好工具是valgrind。它通过运行未更改的二进制文件来工作，并且如果您使用调试信息编译，则可以给出发生错误的精确行号。Valgrind适用于许多Unix系统，包括Mac OS X。

请注意，valgrind并不总是能够检测到这些错误访问（在您的示例中，假设它是真正的越界访问，则由于变量位于堆栈上而不是堆上，因此valgrind将无法发现它）。

- David Cournapeau

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即使在堆上，Valgrind也无法找到这个问题，因为访问是在整个数组内部（正如@qrdl在对问题的评论中指出的那样）。 - RichieHindle

那是“假设它是真正的越界访问”的意思。 - David Cournapeau

Answer 5

你可以动态地从堆中分配数据成员，而不是通过静态分配的数组。前一种方法在使用fgets()时有优点和缺点，后一种方法。虽然前者避免了缓冲区溢出，但编程困难，并且需要精确的精度来避免内存泄漏。

- fishermanhat