改善C++ 程序的150个建议学习之建议7：时刻提防内存溢出

作为一个程序员，对内存溢出问题肯定不陌生，它已经是软件开发历史上存在了近40年的大难题。在内存空间中，当要表示的数据超出了计算机为该数据分配的空 间范围时，就产生了溢出，而溢出的多余数据则可以作为指令在计算机中大摇大摆地运行。不幸的是，一不小心这就成了黑客们可利用的秘密后门，“红色代码”病 毒事件就是黑客利用内存溢出攻击企业网络的“经典案例”。甚至有人称，操作系统中超过50%的安全漏洞都是由内存溢出引起的。众所周知，C/C++语言虽 然是一种高级语言，但是其程序的目标代码却非常接近机器内核，它能够直接访问内存和寄存器，这种特性大大提升了C/C++语言代码的性能，同时也提高了内 存溢出问题出现的可能性。内存溢出问题可以说是C/C++语言所固有的缺陷，因为它们既不检查数组边界，也不检查类型可靠性。假设代码申请了X字节大小的 内存缓冲区，随后又向其中复制超过X字节的数据，那么多出来的字节会溢出原本的分配区。最重要的是，C/C++编译器开辟的内存缓冲区常常邻近重要的数据 结构。如果恶意攻击者用“别有用心”的东西刻意地覆盖原本安全可信的数据，那么后果就是此机器将会成为他们肆意攻击的“肉鸡”。下面将介绍常见的缓冲区溢 出，以及预防措施。

C语言中的字符串库没有采用相应的安全保护措施，所以在使用时要特别小心。例如，在执行strcpy、strcat等函数操作时没有检查缓冲区大小，就会很容易引起安全问题。

现在分析下面的代码片段：
const int MAX_DATA_LENGTH = 32;
void DataCopy (char *szSrcData)
{ 
　　char szDestData[MAX_DATA_LENGTH]; 
　　strcpy(szDestData,szSrcData); 
　　// processing codes
　　... 
　}
似乎这段代码不存在什么问题，但是细心的读者还是会发其中的危险。如果数据源szSrcDatar的长度不超过规定的长度，那么这段代码确实没什么问题。 strcpy()不会在乎数据来源，也不会检查字符串长度，唯一能让它停下来的只有字符串结束符'\0'。不过，如果没有遇到这个结束符，它就会一个字节 一个字节地复制szSrcData的内容，在填满32字节的预设空间后，溢出的字符就会取代缓冲区后面的数据。如果这些溢出的数据恰好覆盖了后面 DataCopy函数的返回地址，在该函数调用完毕后，程序就会转入攻击者设定的“返回地址”中，乖乖地进入预先设定好的陷阱。为了避免落入这样的圈套， 给作恶者留下可乘之机，当C/C++代码处理来自用户的数据时，应该处处留意。如果一个函数的数据来源不可靠，又要用到内存缓冲区，那么必须提高警惕，必 须知道内存缓冲区的总长度，并检验内存缓冲区。
const int MAX_DATA_LENGTH = 32;
void DataCopy (char *szSrcData, DWORD nDataLen)
{ 
　　char szDestData[MAX_DATA_LENGTH]; 
       if(nDataLen < MAX_DATA_LENGTH)
        strcpy(szDestData,szSrcData); 
       szDestData[nDataLen] = '\0'; // 0x42;
　　// processing code
　　... 
　}
首先，要获得szSrcData的长度，保证数据长度不大于最大缓冲区长度MAX_DATA_LENGTH；其次，要保证参数传来的数据长度真实有效，方 法就是向内存缓冲区的末尾写入数据。因为，当缓冲区溢出时，一旦向其中写入常量值，代码就会出错，终止运行。与其落入阴谋家的陷阱，还不如及时终止程序运 行。虽然上述方法能够有效地降低内存溢出的危害，却不能从根本上避免对内存溢出的攻击。所以在调用 strcpy、strcat、gets 等经典函数时，你要从源代码开始就提高警惕，尽量追踪传入数据的流向，向代码中的每一个假设提出质疑，包括对那些所谓相对安全可靠的改良版N- Versions（strncpy 或 strncat）也不可轻信。访问边界数据同样可能引起缓冲区溢出。在这种情况下的内存溢出不会像第一种那么危险，但同样令人讨厌。就如下面的代码片段：
const int DATA_LENGTH = 16;
Int data[16] = {1,9,8,4,0,9,1,7,1,9,8,7,0,3,0,9};
void PrintData()
{
for(int i=0; data[i]!=0&&i<DATA_LENGTH; i++)
{
cout<<data[i])<<endl;
}
}
这也是一个隐藏很深、难以发现的问题：当i==16的时候，在判断i< DATA_LENGTH的同时需要判断data[16]。而data[16]已经访问到了非法区域，可能引起缓冲区溢出。正确的方式应该是不要将索引号i 与数据本身data[i]的判断放在一起，而是将判断条件分成两句：
const int DATA_LENGTH = 16;
int data[16] = {1,9,8,4,0,9,1,7,1,9,8,7,0,3,0,9};
void PrintData()
{
for(int i=0; i<DATA_LENGTH; i++)
{
if(data[i]!=0)
cout<<data[i])<<endl;
}
}

类似的问题还有可能发生在访问未初始化指针或失效指针时。未初始化的指针和失效后未置NULL的指针指向的是未知的内存空间，所以对这样的指针进行操作很有可能访问或改写未知的内存区域，也就可能引起缓冲区溢出的问题了。

请记住：因为内存溢出潜在的危害很大，所以必须注意和面对这个问题，特别是在 网络相关的应用程序中。在调用C语言字符串经典函数（如strcpy、strcat、gets 等）时，要从源代码开始就提高警惕，尽量追踪传入数据的流向，向代码中的每一个假设提出质疑。在访问数据时，注意对于边界数据要特殊情况特殊处理，还要对 杜绝使用未初始化指针和失效后未置NULL的“野指针”。

 

原文：http://blog.csdn.net/baliguan163/article/details/11476535