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C安全编码--数组

By Wu Yudong on September 11, 2016

建议和规则

建议:

  • 理解数组的工作方式
  • 获取数组的长度时不要对指针应用sizeof操作符
  • 显示地指定数组的边界,即使它已经由初始化值列表隐式地指定

规则:

  • 保证数组索引位于合法的范围内
  • 在所有源文件中使用一致的数组记法
  • 保证变长数组的长度参数位于合法范围之内
  • 保证复制的目标具有足够的存储空间
  • 保证表达式中的数组类型是兼容的
  • 不允许循环迭代到数组尾部之后
  • 不要对两个并不指向同一个数组的指针进行相减或比较
  • 不要把一个指向非数组对象的指针加上或减去一个整数
  • 如果结果值并不引用合法的数组元素,不要把指针加上或减去一个整数

本文地址:http://wuyudong.com/2016/09/11/2715.html,转载请注明源地址。

获取数组的长度时不要对指针应用sizeof操作符

代码:

void clear(int array[]) {
    for(size_t i = 0; i < sizeof(array) / sizeof(array[0]); i++) {
        array[i] = 0;
    }
}
void dowork(void) {
    int dis[12];
    clear(dis);
    /*...*/
}

clear()使用sizeof(array) / sizeof(array[0])这种用法确定这个数组的元素数量,但由于array是一个形参,因此它是指针类型,sizeof(array) = sizeof(int *) = 4  (32位OS)

当sizeof操作符应用于声明为数组或函数类型的形参时,它产生经过调整的(指针)类型的长度

解决方案:

void clear(int array[], size_t len) {
    for(size_t i = 0; i < len; i++) {
        array[i] = 0;
    }
}

void dowork(void) {
    int dis[12];
    clear(dis, sizeof(dis) / sizeof(dis[0]));
    /*...*/
}

保证数组索引位于合法的范围内:

代码:

enum {TABLESIZE = 100};
int *table =  NULL;
int insert_in_table(int pos, int value) {
    if(!table) {
        table = (int *)malloc(sizeof(int) *TABLESIZE);
    }
    if(pos >= TABLESIZE) {
        return -1;
    }
    table[pos] = value;
    return 0;
}

pos为int类型,可能为负数,导致在数组所引用的内存边界之外进行写入

解决方案:

enum {TABLESIZE = 100};
int *table =  NULL;
int insert_in_table(size_t pos, int value) {
    if(!table) {
        table = (int *)malloc(sizeof(int) *TABLESIZE);
    }
    if(pos >= TABLESIZE) {
        return -1;
    }
    table[pos] = value;
    return 0;
}

在所有源文件中使用一致的数组记法

当在同一文件中时,void func(char *a);  和  void func(char a[]); 完全等价

但在函数原型之外,如果一个数组在一个文件中声明为指针,在另一个不同的文件中声明为数组,它们是不等价的

代码:

//main.c
#include<stdlib.h>
enum {ARRAYSIZE = 100};
char *a;
void insert_a(void);
int main(void) {
    a = (char*)malloc(ARRAYSIZE);
    if(a == NULL) {
        //处理分配错误
    }
    insert_a();
    return 0;
}
//insert_a.c
char a[];
void insert_a(void) {
    a[0] = 'a';
}

解决方案:

//insert_a.h
enum {ARRAYSIZE = 100};
extern char *a;
void insert_a(void);

//insert_a.c
#include "insert_a.h"
char *a;
void insert_a(void) {
    a[0] = 'a';
}

//main.c
#include<stdlib.h>
#include"insert_a.h"
int main(void){
    a = (char*)malloc(ARRAYSIZE);
    if(a == NULL) {
        //处理分配错误
    }
    insert_a();
    return 0;
}

保证变长数组的长度参数位于合法范围之内

代码:

void func(size_t s) {
    int vla[s];
    /*...*/
}
/*...*/
func(size);
/*...*/

解决方案:

enum {MAX_ARRAY = 1024};
void func(size_t s) {
    if(s < MAX_ARRAY && s != 0) {
        int vla[s];
        /*...*/
    } else {
        //错误处理
    }
}
/*...*/
func(size);
/*...*/

保证复制的目标具有足够的存储空间

代码:

enum {WORKSPACE_SIZE = 256};
void func(const int src[], size_t len) {
    int dest[WORKSPACE_SIZE];
    if(len > WORKSPACE_SIZE) {
        //错误处理
    }
    memcpy(dest, src, sizeof(int) * len);
    /*...*/
}

保证表达式中的数组类型是兼容的

代码:

enum {a = 10, b = 15, c = 20};
int arr1[c][b];
int (*arr2)[a];
arr2 = arr1;  //不匹配 a != b

解决方案:

enum {a = 10, b = 10, c = 20};
int arr1[c][b];
int (*arr2)[a];
arr2 = arr1;  //匹配 a == b

不要把一个指向非数组对象的指针加上或减去一个整数

代码:

struct numbers {
    short num1;
    short num2;
    /*...*/
    short num9;
};
int sum_numbers(const struct numbers *numb) {
    int total = 0;
    const int *numb_ptr;
    for(numb_ptr = &numb->num1; numb_ptr <= &numb->num9; numb_ptr++) {
        total += *(numb_ptr);
    }
    return total;
}
int main(void) {
    struct numbers my_numbers = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
    sum_numbers(&my_numbers);
    return 0;
}

上面的代码试图用指针运算访问结构的元素,这是危险的,因为结构中的字段并不保证在内存中是连续的

解决方案(使用数组):

struct numbers {
    short num1;
    short num2;
    /*...*/
    short num9;
};
int sum_numbers(const short *numb, size_t dim) {
    int total = 0;
    const int *numb_ptr;
    for(numb_ptr = numb; numb_ptr < numb + dim; numb_ptr++) {
        total += *(numb_ptr);
    }
    return total;
}
int main(void) {
    short my_numbers[9] = {1,2,3,4,5,6,7,8,9};
    sum_numbers(my_numbers, sizeof(my_numbers) / sizeof(my_numbers[0]));
    return 0;
}

参考资料

《C安全编码标准》

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