使用示例解释编程中的堆栈溢出和堆溢出是什么？

Question

可能是重复问题：
什么是堆栈溢出错误？

有人能告诉我堆栈溢出和堆溢出在程序中实际上是如何发生的，以及如何在编程中克服堆栈溢出-如何避免它？

- Vishwanath Dalvi

Answer 1

堆栈溢出

void stack_overflow(const char *x)
{
    char y[3];
    strcpy(y, x);
}

堆溢出

void heap_overflow(const char *x)
{
    char *y = malloc(strlen(x));
    strcpy(y, x);
}

分析

两个函数都超过了已分配的空间。

如果你调用 stack_overflow("abc"), 它会将4个字符 (包括 null 字符) 复制到为3个字符分配的空间中。之后会根据破坏产生的位置有所不同而导致不同的结果。变量 y 在堆栈上，因此它是堆栈溢出。

无论如何调用 heap_overflow()，它都会从堆上请求一个字节太少并写入超出结尾的内容。这种情况的难以察觉之处在于，大多数时候它似乎能够正常工作，因为堆系统会分配比您请求的空间更多的空间。然而，您可能会踩到控制数据，那么结果将难以预料。

堆溢出非常小，很难检测。堆栈溢出可能很小（如果传递的字符串足够短则不存在），也可能非常明显。当您写入超出已分配空间的内容时，通常会产生更加明显的影响，但是任何超出已分配空间的写入都会导致未定义的行为——任何事情都可能发生。

您可以通过了解要复制的对象有多大以及接收它的空间有多少，确保没有问题，并确保您不会复制超过空间的材料。每次都一定要这样做。

- Jonathan Leffler

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“堆溢出”和“栈溢出”的含义有两种观点。其中一种是缓冲区溢出，即在缓冲区（内存块）的边界之外写入（或读取）数据。本答案中所示为此观点。另一种观点是资源耗尽，即尝试使用比可用空间更多的空间。特别是栈是有限的资源（通常只有8 MiB，甚至在某些系统上更少），因此在栈上创建大型基于栈的变量（例如数组）可能会导致问题。使用虚拟内存后，很难用完堆，但泄露内存也会导致堆用尽。 - Jonathan Leffler

如果我们执行malloc(strlen(x))，堆溢出会如何发生？难道这不应该精确地分配与用户输入相等的空间吗？我不明白。 - dlock

@deadlock：strlen(x)不包括字符串末尾的空字节。如果您使用strcpy()将x复制到分配的内存中，则会多复制一个字节，可能会造成灾难性后果。 - Jonathan Leffler

@JonathanLeffler 所以我们可以称之为“差一漏洞”。 - dlock

“它似乎能够工作，因为堆系统分配的空间比您请求的要多”这句话非常贴切。我也曾经遇到过这种情况。 - rustyMagnet

Answer 2

"

堆栈溢出"与"基于堆栈的缓冲区溢出"不同。前者是由于太深的激活记录造成的，例如无休止的递归调用。后者是由于不充分的边界检查引起的软件漏洞，这是最常被利用的漏洞。

"

- Infinite

Answer 3

堆栈溢出：

 static void f(void) { f() ; }
 int main() { f() ; }

堆溢出：

 #include <stdlib.h>
 int main() { while (1) malloc (1000) ; }

编辑 显然这不是堆栈溢出的意思。请参见下面的评论。

- TonyK

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这些显示堆栈耗尽和堆内存耗尽，但不显示堆栈溢出或堆内存溢出。 - Jonathan Leffler

错误答案为-1，malloc的头文件是stdlib.h。memory.h是另一个头文件。 - R.. GitHub STOP HELPING ICE

@Jonathan Leffler：我认为关于堆栈溢出的问题我是正确的。值得一提的是，维基百科（http://en.wikipedia.org/wiki/Stack_overflow）支持我的观点（并且该文章将您的想法描述为“堆栈缓冲区溢出”）。但是您对于堆溢出是正确的。 - TonyK

如果您区分'Stack Overflow'和'stack buffer overflow'，那么您的'stack overflow'代码最终会耗尽堆栈(也称为'exhaustion')，但这也可以被视为溢出。很多时候，'Stack Overflow'被用作'stack buffer overflow'的简称，而您的示例并没有说明这一点。因此，我可以将您的'stack overflow'称为一种'stack overflow'的变体示例而不会有问题。 - Jonathan Leffler