一道C語言安全編碼題目
1、前言
最近在網上看到一道C語言題目,用C語言實現一個函數,給定一個int類型的整數,函數輸出逆序的整數,例如輸入123,則輸出字元串"321",,輸入-123,則輸出字元串"-321"。題目要求,不使用標準庫,不得分配內存。當時覺得蠻簡單的,這不就是類似字元串逆轉嘛,自己嘗試做了一下,測試發現,還是有很多地方考慮不周全。今天在此整理一下基礎知識,作為一名安全開發人員,時刻需要注意代碼的安全,防止有任何漏洞。題目給出的函數如下:
#include
const char * parseInt(int data)
{
return "321";
}
int main
{
printf("%s
", parseInt(123));
return 0;
}
2、思考過程
寫代碼最怕的就是沒有想好,一上來就寫,在寫的過程中不斷的測試修改,這樣很浪費時間。因此需要先好好想一下,這個題目到底考些什麼呢?
(1)int類型的整數分為正數、0、負數,如何處理這些邊界值
(2)整數與字元串之間的轉換,如何將一個整數轉換為一個字元
(3)如何返回一個const char * 類型的字元串
(4)當輸入的整數超過int的範圍如何處理
3、編碼過程
開始寫代碼的思路如下:定義一個char類型的數組,用於保存結果。使用對10取余和除法操作依次獲取每一位的數字,然後根據ASSIC碼轉換為字元。將字元拼接起來,返回字元串數組結果。編碼實現如下:
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;
}
當初沒有考慮那麼多,編譯發現出現如下錯誤:
一看編譯錯誤,才意識到自己掉入坑中。題目要求返回一個字元串,而且不用分配內存。當時就想直接定義一個字元數組進行返回,而定義的str屬於函數局部變數。
一個函數的局部變數都是存在stack中的,當這個函數調用過程結束時,這個局部變數都是要釋放掉的,所以就會產生這樣的warning,這個是和變數的life time相關的,所以解決方法有:
1.將char result[16]改為static型
2.使用malloc向heap申請,這些是需要caller用free去釋放的
於是使用static 類型字元串,代碼改進如下:
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
", parseInt(123));
printf("%s
", parseInt(12345678));
printf("%s
", parseInt(-89790));
return 0;
}
測試結果如下:
改為static之後,編譯成功,看輸出的結果上看,前面兩個輸出是正確的,而第三個輸出的結果是錯誤的。尼瑪,再次掉入坑中,對static變數的應用不精通啊。為什麼每次到看到結果後才想起來?
雖然在函數中定義了static局部變數,使得變數的變為靜態stack存儲區域,生命周期從函數中變成了這個程序的範圍。但是static局部變數在函數第一次調用的時候會初始化,後面調用就不會了,直接使用了。因此導致了剛才的結果輸出不對,復用了上次遺留的結果。
static靜態局部變數屬於靜態存儲方式,它具有以下特點:
(1)靜態局部變數在函數內定義 它的生存期為整個源程序,但是其作用域仍與自動變數相同,只能在定義該變數的函數內使用該變數。退出該函數後, 儘管該變數還繼續存在,但不能使用它。
(2)允許對構造類靜態局部量賦初值 例如數組,若未賦以初值,則由系統自動賦以0值。
(3)對基本類型的靜態局部變數若在說明時未賦以初值,則系統自動賦予0值。而對自動變數不賦初值,則其值是不定的。 根據靜態局部變數的特點, 可以 看出它是一種生存期為整個源程序的量。雖然離開定義它的函數後不能使用,但如再次調用定義它的函數時,它又可繼續使用, 而且保存了前次被調用後留下的 值。 因此,當多次調用一個函數且要求在調用之間保留某些變數的值時,可考慮採用靜態局部變數。雖然用全局變數也可以達到上述目的,但全局變數有時會造成 意外的副作用,因此仍以採用局部靜態變數為宜。
第一次調用函數,static變數,初始化。 第二次,及以後,調用函數,static變數,不會初始化。
繼續改進代碼,在函數中將static變數每次使用for循環進行初始化,改進代碼如下:
1 #include 這次輸出結果如下: 終於得到了正確答案,看似很簡單的題目,折騰的這麼久,才搞出來。擴展一下,大家看看如下這個輸出什麼呢: printf("%s, %s, %s 這個結果是什麼呢?為什麼會這樣呢? printf("%s 這個結果是什麼呢?為什麼會這樣呢? int 類型4個位元組,32位組成。int的最高位作為符號位,需要特殊處理。
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
", parseInt(123));
33 printf("%s
", parseInt(12345678));
34 printf("%s
", parseInt(-89790));
35 return 0;
36 }
", parseInt(98989),parseInt(-4567), parseInt(123456));
", parseInt(0x8FFFFFFF));
printf("%s
", parseInt(0xFFFFFFFF));
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