7.1. Код, содержащий ошибки
1: / * broken.с* /
2:
3: #include <stdlib.h>
4: #include <stdio.h>
5: #include <string.h>
6:
7: char global[5];
8:
9: int broken(void){
10: char *dyn;
11: char local[5];
12:
13: /* Для начала немного перезаписать буфер */
14: dyn = malloc(5);
15: strcpy(dyn, '12345');
16: printf ('1: %s
', dyn);
17: free(dyn);
18:
19: /* Теперь перезаписать буфер изрядно */
20: dyn = malloc(5);
21: strcpy(dyn, '12345678');
22: printf('2: %s
', dyn);
23:
24: /* Пройти перед началом выделенного с помощью malloc локального буфера */
25: * (dyn-1) =' ';
26: printf ('3: %s
', dyn);
27: /* обратите внимание, что указатель не освобожден! */
28:
29: /* Теперь двинуться после переменной local */
30: strcpy(local, '12345');
31: printf ('4: %s
', local);
32: local[-1] = ' ';
33: printf('5: %s
', local);
34:
35: /* Наконец, атаковать пространство данных global */
36: strcpy(global, '12345');
37: printf ('6: %s
', global);
38:
39: /* И записать поверх пространства перед буфером global */
40: global[-1] = ' ';
41: printf('7: %s
', global);
42:
43: return 0;
44: }
45:
46: int main (void) {
47: return broken();
48: }
В этой главе мы рассмотрим проблемы в показанном выше сегменте кода. Этот код разрушает три типа областей памяти: память, выделенную из динамического пула памяти (кучи) с помощью malloc(), локальные переменные размещенные в стеке программы и глобальные переменные, хранящиеся в отдельной области памяти, которая была статически распределена при запуске программы[9]. Для каждого класса памяти эта тестовая программа выполняет запись за пределами зарезервированной области памяти (по одному байту) и также сохраняет байт непосредственно перед зарезервированной областью. К тому же в коде имеется утечка памяти, что позволит продемонстрировать, как с помощью различных средств отследить эти утечки.
Несмотря на то что в представленном коде кроется много проблем, в действительности, он работает нормально. Не означает ли это, что проблемы подобного рода не важны? Ни в коем случае! Переполнение буфера часто приводит к неправильному поведению программы задолго до фактического его переполнения, а утечки памяти в программах, работающих длительное время, приводят к пустой растрате ресурсов компьютера. Более того, переполнение буфера является классическим источником уязвимостей безопасности, как описано в главе 22.
Ниже показан пример выполнения программы.
$ gcc -Wall -о broken broken.с
$ ./broken
1: 12345
2: 12345678
3: 12345678
4: 12345
5: 12345
6: 12345
7: 12345
7.2. Средства проверки памяти, входящие в состав glibc
Библиотека GNU С (glibc) предлагает три простых средства проверки памяти. Первые два — mcheck() и MALLOC_CHECK_ — вызывают проверку на непротиворечивость структуры данных кучи, а третье средство — mtrace() — выдает трассировку распределения и освобождения памяти для дальнейшей обработки.
7.2.1. Поиск повреждений кучи
Когда память распределяется в куче, функциям управления памятью необходимо место для хранения информации о распределениях. Таким местом является сама куча; это значит, что куча состоит из чередующихся областей памяти, которые используются программами и самим функциями управления памятью. Это означает, что переполнения или недополнение буфера может фактически повредить структуру данных, которую отслеживают функции управления памятью. В такой ситуации есть много шансов, что сами функции управления памятью, в конце концов, приведут к сбою программы.
Если вы установили переменную окружения MALLOC_CHECK_, выбирается другой, несколько более медленный набор функций управления памятью. Этот набор более устойчив к ошибкам и
