一道C语言安全编码题目
1、前言
最近在网上看到一道C语言题目，用C语言实现一个函数，给定一个int类型的整数，函数输出逆序的整数，例如输入123，则输出字符串"321",，输入-123，则输出字符串"-321"。题目要求，不使用标准库，不得分配内存。当时觉得蛮简单的，这不就是类似字符串逆转嘛，自己尝试做了一下，测试发现，还是有很多地方考虑不周全。今天在此整理一下基础知识，作为一名安全开发人员，时刻需要注意代码的安全，防止有任何漏洞。题目给出的函数如下：
#include <stdio.h> const char * parseInt(int data) { return "321"; } int main() { printf("%s\n", parseInt(123)); return 0; }
2、思考过程
写代码最怕的就是没有想好，一上来就写，在写的过程中不断的测试修改，这样很浪费时间。因此需要先好好想一下，这个题目到底考些什么呢？
（1）int类型的整数分为正数、0、负数，如何处理这些边界值
（2）整数与字符串之间的转换，如何将一个整数转换为一个字符
（3）如何返回一个const char * 类型的字符串
（4）当输入的整数超过int的范围如何处理
3、编码过程
开始写代码的思路如下：定义一个char类型的数组，用于保存结果。使用对10取余和除法操作依次获取每一位的数字，然后根据ASSIC码转换为字符。将字符拼接起来，返回字符串数组结果。编码实现如下：
const char * parseInt(int data) { char str[16] = {0}; int i = 0; if (data < 0) { data = -data; str[i++] = '-'; } int tmp = data; while (tmp / 10) { char ch = tmp % 10 + 48; tmp = tmp / 10; str[i++] = ch; } str[i++] = tmp % 10 + 48;return str; }
当初没有考虑那么多，编译发现出现如下错误：
一看编译错误，才意识到自己掉入坑中。题目要求返回一个字符串，而且不用分配内存。当时就想直接定义一个字符数组进行返回，而定义的str属于函数局部变量。
一个函数的局部变量都是存在stack中的，当这个函数调用过程结束时，这个局部变量都是要释放掉的，所以就会产生这样的warning，这个是和变量的life time相关的，所以解决方法有：
1.将char result[16]改为static型
2.使用malloc向heap申请，这些是需要caller用free去释放的
于是使用static 类型字符串，代码改进如下：
1 const char * parseInt(int data) 2 { 3 static char str[16] = {0}; 4 int i = 0; 5 6 if (data < 0) { 7 data = -data; 8 str[i++] = '-'; 9 } 10 11 int tmp = data; 12 while (tmp / 10 != 0) { 13 char ch = tmp % 10 + 48; 14 tmp = tmp / 10; 15 str[i++] = ch; 16 } 18 str[i++] = tmp % 10 + 48; 20 return str; 21 }
int main()
{
printf("%s\n", parseInt(123));
printf("%s\n", parseInt(12345678));
printf("%s\n", parseInt(-89790));
return 0;
}
测试结果如下：
改为static之后，编译成功，看输出的结果上看，前面两个输出是正确的，而第三个输出的结果是错误的。尼玛，再次掉入坑中，对static变量的应用不精通啊。为什么每次到看到结果后才想起来？
虽然在函数中定义了static局部变量，使得变量的变为静态stack存储区域，生命周期从函数中变成了这个程序的范围。但是static局部变量在函数第一次调用的时候会初始化，后面调用就不会了，直接使用了。因此导致了刚才的结果输出不对，复用了上次遗留的结果。
static静态局部变量属于静态存储方式，它具有以下特点：
(1)静态局部变量在函数内定义 它的生存期为整个源程序，但是其作用域仍与自动变量相同，只能在定义该变量的函数内使用该变量。退出该函数后， 尽管该变量还继续存在，但不能使用它。
(2)允许对构造类静态局部量赋初值 例如数组，若未赋以初值，则由系统自动赋以0值。
(3)对基本类型的静态局部变量若在说明时未赋以初值，则系统自动赋予0值。而对自动变量不赋初值，则其值是不定的。 根据静态局部变量的特点， 可以 看出它是一种生存期为整个源程序的量。虽然离开定义它的函数后不能使用，但如再次调用定义它的函数时，它又可继续使用， 而且保存了前次被调用后留下的 值。 因此，当多次调用一个函数且要求在调用之间保留某些变量的值时，可考虑采用静态局部变量。虽然用全局变量也可以达到上述目的，但全局变量有时会造成 意外的副作用，因此仍以采用局部静态变量为宜。
第一次调用函数，static变量，初始化。
第二次，及以后，调用函数，static变量，不会初始化。
继续改进代码，在函数中将static变量每次使用for循环进行初始化，改进代码如下：
1 #include <stdio.h> 2 3 const char * parseInt(int data) 4 { 5 static char str[16] = {0}; 6 int i = 0; 7 8 int t = 0; 9 for (; t < 16; t++) { 10 str[t] = 0; 11 } 12 13 if (data < 0) { 14 data = -data; 15 str[i++] = '-'; 16 } 17 18 int tmp = data; 19 while (tmp / 10 != 0) { 20 char ch = tmp % 10 + 48; 21 tmp = tmp / 10; 22 str[i++] = ch; 23 } 24 25 str[i++] = tmp % 10 + 48; 26 27 return str; 28 } 29 30 int main() 31 { 32 printf("%s\n", parseInt(123)); 33 printf("%s\n", parseInt(12345678)); 34 printf("%s\n", parseInt(-89790)); 35 return 0; 36 }
这次输出结果如下：
终于得到了正确答案，看似很简单的题目，折腾的这么久，才搞出来。扩展一下，大家看看如下这个输出什么呢：
printf("%s, %s, %s\n", parseInt(98989),parseInt(-4567), parseInt(123456));
这个结果是什么呢？为什么会这样呢？
printf("%s\n", parseInt(0x8FFFFFFF));
printf("%s\n", parseInt(0xFFFFFFFF));
这个结果是什么呢？为什么会这样呢？
int 类型4个字节，32位组成。int的最高位作为符号位，需要特殊处理。
实际运行结果如下：
