Опасности указателей

Question

Я пытаюсь выучить C. Поскольку я уже немного знаком с языками более высокого уровня (PHP, Javascript, Python), я чувствую, что большая часть работы, которую я должен сделать, заключается в изучении того, как заменить структуры, которые я бы дал как должное(скажем, массивы переменного размера) с помощью указателей и ручного управления памятью.Моя проблема в том, что я немного обеспокоен игрой с указателями.

Обычно я пытаюсь поэкспериментировать с другими языковыми функциями, но моя проблема в том, что неправильное использование указателей может привести к неожиданным результатам.В частности: возможно ли - если я ошибусь - что я могу испортить сегменты памяти, которые используют другие программы, вызывая неправильную работу этих программ?Или операционная система (в моем случае различные версии Ubuntu) не позволит мне вмешиваться в память, выделенную для разных процессов?

В первом случае я думаю, что это будет возможно (хотя и маловероятно), что я могузаставлять другие программы записывать неверные данные на диск, повреждая некоторую информацию, имеющуюся на жестком диске.Или даже худшее (и даже более маловероятное, я думаю) это может повредить некоторое оборудование - например, старые мониторы могут быть сожжены программным обеспечением, которое установит частоту обновления вне диапазона.

Я знаю, что, вероятно, мои опасениянеоправданно, но я хотел бы знать, насколько далеко компилятор / операционная система будет мешать мне выполнять опасные операции, когда я ошибаюсь при управлении указателями.

Answer 1

В частности: возможно ли - если я ошибусь - что я могу испортить сегменты памяти, используемые другими программами, что приведет к неправильной работе этих программ?

Не на большинстве (всех?) Основных операционных систем, доступных сегодня. Защита памяти была особенностью большинства систем Unix / Linux, Windows и Mac OS в течение десятилетия. Защита памяти - это система контроля доступа на уровне ОС, которая предотвращает запись программ в память, которая им не принадлежит. Это, как вы предлагаете, предотвращает запись программного обеспечения в память, принадлежащую другим процессам, а также предотвращает считывание программным обеспечением памяти, которая ему не принадлежит (серьезный риск безопасности).

Это не значит, что вам не о чем беспокоиться в будущем, но если вы начинаете изучать C на современном настольном компьютере, вам не стоит об этом думать. Если вы допустите ошибку в своем C-коде, вы, вероятно, не нанесете вреда ОС! :)

Это очень интересная тема, и я думаю, что всем было бы полезно узнать о ней. Вы почти наверняка столкнетесь с ситуациями, когда вы учитесь, когда пытаетесь получить доступ к памяти, которая вам не принадлежит, и ваш процесс прерывается системой. Проверьте эти две статьи вики для получения дополнительной информации:

http://en.wikipedia.org/wiki/Buffer_overflow и http://en.wikipedia.org/wiki/Memory_protection

Answer 2

Возможны повреждения и сбои, но пока вы осторожны с размером значения в памяти, на который указывает указатель, и вы уверены, что вы не меняете указатели, и вы уверены, что вы НЕ ДЕЛАЕТЕ АДРЕСА HARDCODE MEMORY с вами все будет в порядке.

Вы не можете влиять на другие процессы, кроме некоторых редких ОС. Вы можете явно не повредить любое оборудование. ^{(Если бы это было возможно, мое устройство iOS было бы сожжено давно, так как почти все приложения в магазине приложений содержат ошибки памяти, потому что программисты слишком ленивы, чтобы читать чертову документацию .)}

Хороший пример

int *i = malloc(sizeof(int));
// Use I further.
free(i);

Неправильный пример

int *i;
i = malloc(sizeof(int));
double j;
i = &j;
j = 3.1415// Mem corruption due to differently sized values, given a double is LARGER than an int.

^{(Не уверен, что это скомпилируется. Зависит от флагов компилятора.)}

Ужасный пример, коррупция гарантирована на 99%

int *i = 0x00ABCDEF; // Hard coded mem adress.
int j = 123;
int *k = &j;
memcpy(i, k, sizeof(int));

Answer 3

Большинство современных настольных операционных систем (включая Linux) используют виртуальную память, чтобы предотвратить неправильную работу программы от других программ.Каждый процесс получает свое собственное адресное пространство, и если вы переполняете буфер или неправильно используете указатели, самое худшее, что может произойти, это сбой вашего процесса.Вы не должны влиять на другие процессы в системе, если вы не пишете драйвер устройства или не работаете от имени пользователя root (и если вы работаете от имени пользователя root, вам нужно будет сделать что-то плохое для файла, который читает другой процесс и т. Д.)... у вас все равно не будет прямого доступа к памяти другого процесса).

С точки зрения перехвата ошибок перед тем, как их совершить, вот несколько правил, которым нужно следовать:

1. Всегда проверяйте все вновь полученные указатели (например, возвращаемые значения malloc, аргументы функций и т. Д.) На нулевое значение, прежде чем их использовать.
2. Переверните все предупреждения вашего компилятора и обращайте на них внимание.
3. После free выделения динамически выделенной памяти установите указатель на ноль.Это должно помочь вам поймать какой-нибудь висячий указатель или ошибки двойного освобождения.(Конечно, если вы скопировали этот указатель и сохранили его в других местах своего кода, у вас могут возникнуть эти проблемы, если вы не будете осторожны.)

Answer 4

В большинстве современных операционных систем (включая Linux) каждый процесс выполняется в отдельном адресном пространстве , что означает, что вся память, к которой он может обращаться, является не реальной ОЗУ, а собственной закрытой «песочницей памяти», которые не влияют на другие приложения (на самом деле это могло бы произойти, если бы у вас были сегменты памяти RW, совместно используемые другими приложениями, но вы и другое приложение должны были бы явно их создавать).

Кстати, часто, если выделайте ошибки с указателями, в результате вы получаете указатели, которые указывают на недопустимые области памяти, и при первой попытке разыменования их ОС закроет ваше приложение из-за ошибки сегментации;не беспокойтесь об этом, просто ОС сообщает вам, что вы путаетесь с указателями.:) Наиболее серьезными проблемами, с другой стороны, являются те, где ОС не может обнаружить, что вы неправильно указали некоторые элементы указателя.