色偷偷偷亚洲综合网另类,亚洲欧美另类在线观看,欧美午夜激情在线,久久久精品一区

堆棧溢出一般都是由堆棧越界訪問導(dǎo)致的。例如函數(shù)內(nèi)局部變量數(shù)組越界訪問，或者函數(shù)內(nèi)局部變量使用過多，超出了操作系統(tǒng)為該進(jìn)程分配的棧的大小也會(huì)導(dǎo)致堆棧溢出。深度解析：

首先要區(qū)分清楚堆、棧、堆棧這幾個(gè)名詞。堆（heap）和棧（stack）是兩種不同的內(nèi)存管理機(jī)制：

1.堆

堆被稱為動(dòng)態(tài)內(nèi)存，由堆管理器（系統(tǒng)里的大人物，山高皇帝遠(yuǎn)不用去管它）管理，程序中可以使用malloc函數(shù)來（向堆管理器）申請(qǐng)分配堆內(nèi)存，使用完后使用free函數(shù)釋放（給堆管理器回收）。堆內(nèi)存的特點(diǎn)是：在程序運(yùn)行過程中才申請(qǐng)分配，在程序運(yùn)行中即釋放（因此稱為動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配技術(shù)）。

2.棧

棧是C語言使用的一種內(nèi)存自動(dòng)分配技術(shù)（注意是自動(dòng)，不是動(dòng)態(tài)，這是兩個(gè)概念），自動(dòng)指的是棧內(nèi)存操作不用C程序員干預(yù)，而是自動(dòng)分配自動(dòng)回收的。C語言中局部變量就分配在棧上，進(jìn)入函數(shù)時(shí)局部變量需要的內(nèi)存自動(dòng)分配，函數(shù)結(jié)束退出時(shí)局部變量對(duì)應(yīng)的內(nèi)存自動(dòng)釋放，整個(gè)過程中程序員不需要人為干預(yù)。

堆棧這個(gè)詞純粹是用來坑人的。堆就是堆（heap），棧就是棧（stack），根本沒有另外一種內(nèi)存管理機(jī)制叫堆棧。大多數(shù)時(shí)候有人說起堆棧，其實(shí)他想說的是棧，以前早些的時(shí)候，這方面的命名并不是特別準(zhǔn)確。（別人說堆棧的時(shí)候，大家知道他其實(shí)想說的是棧就行了，自己就不要再用這個(gè)不準(zhǔn)確的詞了）。既然堆和棧都是用來管理內(nèi)存的機(jī)制，使用時(shí)就有一定的規(guī)則。無視規(guī)則的錯(cuò)誤使用（C語言設(shè)計(jì)時(shí)賦予了程序員很大的自由度，所以有些錯(cuò)誤語言本身是不會(huì)檢查的，全憑程序員自己把握。）就可以導(dǎo)致一些內(nèi)存錯(cuò)誤，如內(nèi)存泄漏、溢出錯(cuò)誤等。

3.存泄漏

內(nèi)存泄漏主要發(fā)生在堆內(nèi)存使用中。譬如我們使用malloc申請(qǐng)了內(nèi)存，使用過后并未釋放而丟棄了指向該內(nèi)存的指針（這個(gè)指針是這段內(nèi)存的唯一記錄，程序中釋放該段內(nèi)存都靠這個(gè)指針了），那么這段堆內(nèi)存就泄漏掉了（堆管理器以為程序還在使用，所以不會(huì)將這段內(nèi)存再次分配給別的程序）。必須等到這個(gè)程序徹底退出后，系統(tǒng)回收該程序所使用的所有資源（申請(qǐng)的內(nèi)存，使用的文件描述符等）時(shí)這些泄漏的內(nèi)存才重新回到堆管理器的懷抱。

內(nèi)存溢出在堆和棧中都有可能發(fā)生。參見章節(jié)示例1_2_stack_overflow.c中的8個(gè)示例函數(shù)，其中前三個(gè)函數(shù)與堆溢出有關(guān)，后五個(gè)函數(shù)與棧溢出有關(guān)。

4.堆溢出

函數(shù)heap_overflow中使用malloc申請(qǐng)了16字節(jié)動(dòng)態(tài)內(nèi)存，然后嘗試去讀寫這16個(gè)內(nèi)存之中的第n個(gè)。三個(gè)測(cè)試分別給n賦值9，99和9999999，得到的結(jié)果很有意思（見程序后面的注釋，大家也可以自己編譯運(yùn)行測(cè)試），現(xiàn)在我們來探討其中的原理。

n等于9的時(shí)候沒什么好說的，本該正確運(yùn)行，這個(gè)相信大家沒有異議。n等于99的時(shí)候······竟然也可以正確運(yùn)行，這個(gè)相信很多人就有點(diǎn)想不通了。我們申請(qǐng)的空間只有16字節(jié)啊，怎么竟然還可以訪問第99個(gè)字節(jié)空間呢（這就是所謂的堆溢出訪問）？這時(shí)候?qū)嶋H已經(jīng)堆溢出了，但是為什么結(jié)果沒有出錯(cuò)呢？原因在操作系統(tǒng)的內(nèi)存分配策略中。譬如linux中內(nèi)存是按照頁（Page，一般是4K字節(jié)一個(gè)頁）來管理的，操作系統(tǒng)給進(jìn)程分配內(nèi)存本質(zhì)上都是以頁為單位進(jìn)行的。也就是說你雖然只要求了16個(gè)字節(jié)，但是實(shí)際分配給你這個(gè)進(jìn)程的可能是一個(gè)頁（4K字節(jié)）。這個(gè)頁中只有這16個(gè)字節(jié)是你自己的“合法財(cái)產(chǎn)”，其他部分你不該去訪問（一訪問就堆越界）。但是因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)對(duì)內(nèi)存的訪問權(quán)限管理是以頁為單位的，因此本頁內(nèi)16字節(jié)之外的內(nèi)存你（非法）訪問時(shí)系統(tǒng)仍然不會(huì)報(bào)錯(cuò)，并且確實(shí)能夠達(dá)成目的（示例中n等于99時(shí)讀寫仍然正確）。那是不是說堆越界是無害的，完全不用擔(dān)心呢？顯然不是。因?yàn)槎言浇缱畲蟮膫�害不是�?duì)自己，而是對(duì)“別人”。因?yàn)槌�了你申�?qǐng)的16字節(jié)外本頁面內(nèi)其他內(nèi)存可能會(huì)被堆管理器分配給其他變量，你越界訪問時(shí)意味著你可能踐踏了其他變量的有效區(qū)域（譬如我們給第99個(gè)字節(jié)賦值為g時(shí)，很可能把別處動(dòng)態(tài)分配的一個(gè)變量的一部分給無意識(shí)的修改了）。因此其他變量會(huì)“莫名其妙”的出錯(cuò)，而且最可怕的是這種出錯(cuò)編譯器無法幫你發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)時(shí)候隱藏的很深，極難發(fā)現(xiàn)，往往令調(diào)試者抓狂、痛不欲生。因此訪問堆內(nèi)存時(shí)應(yīng)該極為小心，一定要檢驗(yàn)訪問范圍，謹(jǐn)防堆訪問越界。

最后一個(gè)示例中n等于9999999，這是我隨便寫的一個(gè)很大的數(shù)，執(zhí)行結(jié)果為：段錯(cuò)誤（Segmentation fault）。熟悉C語言的同學(xué)都知道，一般段錯(cuò)誤都是因?yàn)槌绦蛟L問了不該訪問的區(qū)域（譬如試圖寫代碼段），這里也不例外。什么原因？考慮下上文中提到的以頁為單位的內(nèi)存管理策略。給你分配了一個(gè)頁（一般是4KB），你訪問時(shí)索引值太大已經(jīng)超出了這個(gè)頁（跑到下個(gè)頁甚至更后面的頁面去了），那邊的內(nèi)存頁面根本不歸你使用，你試圖讀寫的時(shí)候操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理部分就會(huì)一巴掌把你扇回來，給你個(gè)Segmentation fault。那個(gè)數(shù)字式我隨便寫的，你也可以自己試試先給個(gè)小數(shù)字，然后逐漸加大，總會(huì)有個(gè)臨界點(diǎn)，過了那個(gè)點(diǎn)就開始段錯(cuò)誤了。

5.棧溢出

func1到func5這五個(gè)示例用來演示棧溢出。

func1是典型的數(shù)組越界造成的棧溢出，壓棧越界導(dǎo)致沖毀了函數(shù)調(diào)用堆棧結(jié)構(gòu)，致使整個(gè)程序崩潰。由此可見，在C語言中數(shù)組訪問時(shí)一定要小心檢查，保證不越界。C語言為了追求最高的效率，并未提供任何數(shù)組訪問動(dòng)態(tài)檢查（實(shí)際上也沒有提供編譯時(shí)數(shù)組訪問是否越界的靜態(tài)檢查，其原因是C語言愿意相信程序員，而將檢查的重任交給了程序員自己······果然是權(quán)力越大、責(zé)任越大啊！），因此“保衛(wèi)世界和平的重任就靠你了”。

func2和func3是一對(duì)對(duì)比測(cè)試。其中調(diào)用了一個(gè)遞歸函數(shù)factorial，該函數(shù)用來求一個(gè)正整數(shù)n的階乘。func2中n等于10，計(jì)算結(jié)果為3628800，是正確的（大家可以用計(jì)算器自己驗(yàn)證）。func3中n等于10000000，運(yùn)行結(jié)果為段錯(cuò)誤（其實(shí)即使不段錯(cuò)誤，factorial函數(shù)本身也無法計(jì)算很大數(shù)字的階乘，原因在于函數(shù)中使用unsigned int類型來存階乘值，這個(gè)類型的取值范圍非常有限，n稍微大一點(diǎn)就會(huì)溢出。但溢出只會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不對(duì)，不會(huì)造成段錯(cuò)誤的）。

怎么會(huì)段錯(cuò)誤呢？因?yàn)檫f歸次數(shù)太多，棧終于被撐爆了。遞歸函數(shù)運(yùn)行時(shí)，實(shí)際上相當(dāng)于不停在執(zhí)行子函數(shù)調(diào)用，因此棧一直在分配而沒有釋放。若在棧使用完之前遞歸仍然沒有結(jié)束返回（此時(shí)會(huì)逐層釋放棧）就會(huì)發(fā)生段錯(cuò)誤。這是棧溢出的另一個(gè)典型情況，請(qǐng)大家以后使用遞歸算法解決問題時(shí)注意這個(gè)限制。

func4和func5是一對(duì)對(duì)比測(cè)試。其中均定義了一個(gè)局部變量數(shù)組a，不同的是a的大小。func4中數(shù)組大小為1M（注意a的類型是int，因此這里單位是4字節(jié)），運(yùn)行成功。而func5中數(shù)組大小為4M，運(yùn)行時(shí)則發(fā)生段錯(cuò)誤。相信有了上面上面的講解，大家能夠很容易想明白，局部變量分配太多把棧用完了，所以就段錯(cuò)誤了，就這么簡(jiǎn)單。

以上，通過5個(gè)示例程序?yàn)榇蠹已菔玖藯Ｒ绯龅娜�種情況。一般來說，第一種情況是明顯的錯(cuò)誤，且每次執(zhí)行都確定會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。而后兩種錯(cuò)誤則稍微復(fù)雜一些，原因在于這兩種錯(cuò)誤都依賴于棧的大小。而棧的大小在操作系統(tǒng)中不是固定的，是可以人為設(shè)置的（譬如linux中使用ulimit –s來查看和設(shè)置用戶進(jìn)程棧大小）。這就會(huì)帶來一些很“神奇”的bug，如程序在你的計(jì)算機(jī)中運(yùn)行良好，調(diào)試通過。結(jié)果發(fā)給客戶，10個(gè)客戶中8個(gè)運(yùn)行良好，另外兩個(gè)會(huì)報(bào)錯(cuò)、死機(jī)······

這時(shí)候只要重新設(shè)置一個(gè)更大的用戶棧容量就可以解決問題。所以大家在寫代碼時(shí)一定要注意，考慮到你的代碼有可能潛在的問題。這樣一旦問題暴露即可迅速定位，并最快的找到解決方案。不過更高級(jí)的做法是：在寫代碼時(shí)盡量減少可能存在的問題，讓你的程序盡量更加健壯（robust）。

代碼如下：

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <stdlib.h>

// function prototype declaration

int heap_overflow(unsigned int n, char c);

void func1(void);

void func2(void);

void func3(void);

void func4(void);

void func5(void);

// 注意：每個(gè)函數(shù)需要單獨(dú)執(zhí)行測(cè)試，因此在測(cè)試每個(gè)函數(shù)時(shí)，需要將其他函數(shù)屏蔽。

int main(void) 

{ 

// 堆溢出訪問演示

//heap_overflow(9, *t*); // The 9th element = t.

//heap_overflow(99, *g*); // The 99th element = g.

heap_overflow(9999999, *g*); // Segmentation fault

// 棧溢出訪問演示 

//func1(); // stack smashing detected

//func2(); // factorial(10) = 3628800.

//func3(); // Segmentation fault

//func4(); // a[1048576-1] = 5.

//func5(); // Segmentation fault

return 0; 

} 

 

int heap_overflow(unsigned int n, char c)

{

char *p = NULL;

p = (char *)malloc(16);

if (NULL == p)

{

printf("fail to get dynamic memory from heap.\n");

return -1;

}

memset(p, 0, 16);

*(p + n) = c;

printf("The %dth element = %c.\n", n, *(p + n));

free(p);

p = NULL;

return 0;

}

void func1(void)

{

char name[8]; 

strcpy(name, "linus tovards.");

printf("Hello, %s!", name); 

}

 

static unsigned int factorial(unsigned int n)

{

if (n == 1)

return 1;

else

return n * factorial(n - 1);

}

void func2(void)

{

printf("factorial(10) = %d.\n", factorial(10));

}

void func3(void)

{

printf("factorial(10000000) = %d.\n", factorial(10000000));

}

 

#define M (1 * 1024 * 1024)

#define N (4 * 1024 * 1024)

void func4(void)

{

int a[M];

a[M-1] = 5;

printf("a[%d-1] = %d.\n", M, a[M-1]);

}

void func5(void)

{

int a[N];

a[N-1] = 5;

printf("a[%d-1] = %d.\n", N, a[N-1]);

}

6.堆和棧溢出總結(jié)

答：1.函數(shù)調(diào)用層次太深。函數(shù)遞歸調(diào)用時(shí)，系統(tǒng)要在棧中不斷保存函數(shù)調(diào)用時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)和產(chǎn)生的變量，如果遞歸調(diào)用太深，就會(huì)造成棧溢出，這時(shí)遞歸無法返回。再有，當(dāng)函數(shù)調(diào)用層次過深時(shí)也可能導(dǎo)致棧無法容納這些調(diào)用的返回地址而造成棧溢出。 

2.動(dòng)態(tài)申請(qǐng)空間使用之后沒有釋放。由于C語言中沒有垃圾資源自動(dòng)回收機(jī)制，因此，需要程序主動(dòng)釋放已經(jīng)不再使用的動(dòng)態(tài)地址空間。申請(qǐng)的動(dòng)態(tài)空間使用的是堆空間，動(dòng)態(tài)空間使用不會(huì)造成堆溢出。 

3.數(shù)組訪問越界。C語言沒有提供數(shù)組下標(biāo)越界檢查，如果在程序中出現(xiàn)數(shù)組下標(biāo)訪問超出數(shù)組范圍，在運(yùn)行過程中可能會(huì)內(nèi)存訪問錯(cuò)誤。 

4.指針非法訪問。指針保存了一個(gè)非法的地址，通過這樣的指針訪問所指向的地址時(shí)會(huì)產(chǎn)生內(nèi)存訪問錯(cuò)誤。