【汇编杂项】关于_高级语言中 数组越界与汇编中 栈溢出的_联系的思考
- 数组越界
数组越界，是刚开始学习编程时，就不断被别人提醒的一个点，“相当可怕”。获取不合理数值，造成程序异常or操作计算机重要内存，造成威胁。。。原因是什么呢？数组在汇编中以栈机制实现，汇编中数组的内存的分配方式与数组越界的风险有很大关系。今天做个小实验，来简单探讨下这个。并拓展一下，这样的“小问题”跟汇编中的函数调用框架结合起来形成的更严重的问题。
- 代码
先展示问题代码
1 #include<stdio.h> 2 int main(){ 3 int a[3]={0,1,2}; 4 for(int i=0;i<=3;i++){ 5 a[i]=0; 6 printf("test"); 7 } 8 return 0; 9 }
诸君很容易看出，第4行for循环内的结束条件设置的显然有问题，数组a长度位3，显然下标只能到2，而循环中却做了一个对所谓a[3]的赋0操作，这就是常说的数组下标越界问题。
看一下，这个问题代码给我们带来了什么样的麻烦。。。
我编译出可执行文件，运行。。。瞬间屏幕被 “test” 字符串填满。。。
仅仅两三秒，就不知做了多少次循环了，计算机运算就是快/xyx/xyx/xyx，展示下页长。。。
显然，由于这个数组越界的问题，我们陷入了死循环，（疯狂ctrl+c，终于停了，如图）
- 思考
那。。。为什么会死循环？
汇编语言里找问题，用gcc拿出中间汇编文件，查看汇编代码（没有采用什么O1/O2的优化编译，所以以下仍含有栈帧的概念）。
1 .file "test.c" 2 .intel_syntax noprefix 3 .section .rodata 4 .LC0: 5 .string "test" 6 .text 7 .globl main 8 .type main, @function 9 main: 10 .LFB0: 11 .cfi_startproc 12 push rbp 13 .cfi_def_cfa_offset 16 14 .cfi_offset 6, -16 15 mov rbp, rsp 16 .cfi_def_cfa_register 6 17 sub rsp, 16 18 mov DWORD PTR [rbp-16], 0 19 mov DWORD PTR [rbp-12], 1 20 mov DWORD PTR [rbp-8], 2 21 mov DWORD PTR [rbp-4], 0 22 jmp .L2 23 .L3: 24 mov eax, DWORD PTR [rbp-4] 25 cdqe 26 mov DWORD PTR [rbp-16+rax*4], 0 27 mov edi, OFFSET FLAT:.LC0 28 mov eax, 0 29 call printf 30 add DWORD PTR [rbp-4], 1 31 .L2: 32 cmp DWORD PTR [rbp-4], 3 33 jle .L3 34 mov eax, 0 35 leave 36 .cfi_def_cfa 7, 8 37 ret 38 .cfi_endproc 39 .LFE0: 40 .size main, .-main 41 .ident "GCC: (GNU) 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-16)" 42 .section .note.GNU-stack,"",@progbits
（杂鱼懒得删了，全贴，这是intel风格64位汇编代码，带诸君看）
开始分析，第11行到38行就是main函数了，.cfi_startproc和.cfi_endproc是调用框架指令，用来标记这是一段函数（这里涉及调用框架，诸君有兴趣自行探索）。
12行起到16行：一系列操作据说是函数调用框架的规范步骤，成为前序，就是为了调用main函数和函数返回的正常做的工作，这里不做深究。
我们看17行，将rsp（栈顶寄存器）减了16字节，这就是为下面的数组及变量开辟空间。接着四步就可以看出一次录入了 a[0],a[1],a[2],i 的值。接着jmp无条件跳转到 L2段。
！！！L2里就涉及到for循环的控制了，我们开始接近问题的本源了。cmp 操作数，用来比较 [rbp-4] (我们知道这里放的是变量i) 与3的大小，接着jle（什么jump when less or equal，差不多这样），若结果为小于等于则跳转到L3。
L3内，上来就把我们的i的值取了出来(因为后面依据下标取数组元素要用到)，接着cdqe是将32为寄存器拓展为64为寄存器rax。我们就从出问题的时间点来排查，假设这时i的值已为3(即下标已经越界了)，可是到了26行时 i 的值又被赋为了0，这一步其实对应 c 文件里for循环中 a[i] = 0; 这一步，但是这里由于栈帧中内存的分配导致越界后操作到了 i 的值。可想而知，程序的逻辑是for循环到 i==4(i<=3) 时结束，而每次 i一到 3 又被我们重置为 0，for循环又如何停止？？？所以就死循环了呗。
(附一张main栈帧的简图，方便诸君理解)
没错，分析到这里基本就没什么问题了，可是学习不止于此。。。
- 拓展
既然我们知道死循环是由于 i 变量被非法篡改了，导致无法满足 i>3 的截止条件，那么我们可不可以“将错就错”，使 i 的值被非法篡改为满足条件的值(比如4)
即 a[i]=0; ==> a[i]=4; 那么汇编就变为 mov DWORD PTR [rbp-16+rax*4],4 。（虽然没啥意义，但从侧面印证了，的确是 i 的值被篡改导致问题）
- 思考
幸而这里只是一个不那么紧要的变量被改，导致这个小小的程序出错。然而更多时候，这样的问题威胁更大：堆栈溢出！这是缓冲区溢出中危害较大的一种了，原理就是我们设计的程序并没有对接受的数据做长度的检查，导致该程序分配到的内存空间（栈区/缓冲区）放不下这么多内容，从而，这些数据被写入到其他不合理的内存空间，比如上图中返回地址，一旦被修改，下一条被执行的保不齐就是一条shellcode，系统被别人拿了特权；又或者恶意导致计算机宕机。。。（懂得不多，差不多也就了解到写。意在引起诸君对栈溢出的关注，无论是以后走安全，还是走马农，有良好的“意识”）
- 扯闲篇
关于CFI(函数调用框架),还是想扯点东西的，毕竟专门去了解了一堆，但是看网上人家都说现在都不用栈帧这些了，不知诸君想看不。。。
