C语言越过数组边界访问内存

C语言越过数组边界访问内存的完整使用攻略

什么是数组边界

在C语言中，数组边界指的是数组首地址和尾地址。在定义数组时，由于数组要占用一段连续的内存空间，因此数组的边界是被固定的，一旦定义了数组的大小，就不能超出数组边界访问内存。如果超出了数组边界访问内存，会造成内存泄漏、程序崩溃、信息安全漏洞等问题。

代码示例

下面是两个示例说明：

示例1

#include <stdio.h>

int main(){
  int array[5] = {1,2,3,4,5};
  int i;
  for(i=0;i<=5;i++){
    printf("%d ",array[i]);
  }
  return 0;
}

在上面的代码中，我们定义了一个大小为5的数组array，数组中有5个元素：{1,2,3,4,5}。之后，我们使用for循环遍历数组array，然后打印每个元素的值。

循环中使用的是小于等于运算符，循环条件是i<=5，但是在C语言中，数组的下标编号是从0开始的，所以当i=5时，程序会访问array[5]，这个时候我们就越过了数组边界。运行结果如下：

1 2 3 4 5 -259452864 -264133456

我们发现程序不仅打印出了数组中的5个元素，还多了两个奇怪的数字。这是因为我们越过了数组边界，访问了不属于该数组的内存地址，导致程序产生了未定义行为，这些奇怪的数字是随机的内存值。

示例2

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main(){
  int *array = malloc(5*sizeof(int));
  array[0] = 1;
  array[1] = 2;
  array[2] = 3;
  array[3] = 4;
  array[4] = 5;
  array[5] = 6;
  printf("%d ",array[5]);
  free(array);
  return 0;
}

在上面的代码中，我们使用了动态内存分配函数malloc分配了一块大小为5个整型的内存空间，并用指针变量array保存了这块内存的首地址。

之后，我们通过操作指针变量array，给这个数组的元素赋值。在最后，我们试图访问array[5]，这个时候我们也越过了数组边界。运行结果如下：

6

我们发现程序只打印出了一个数字6，这是因为在内存分配时，malloc函数已经为我们分配了一块大小足够的内存，其中包含了array[5]之后的内存地址，因此程序没有崩溃，输出了正确的结果。但是我们这样的越界访问仍然是不安全的，容易造成其他问题。

如何避免越界访问

为了避免越界访问，我们需要加强代码的边界检查。具体可以采用以下方法：

• 对于静态数组，需要在定义数组时就确定数组的大小，确保在使用时不会越界。
• 对于动态数组，需要使用指针来操作，且在操作前要确保已经为该指针分配了足够的内存空间，避免超出边界访问其他内存空间。
• 对于循环语句控制访问数组元素时，需要确保循环次数不会越界，循环条件可采用小于运算符，确保循环的下标始终小于数组大小。

总结

数组边界检查是程序开发中常见的安全问题，如果没有充分的考虑和保护，容易导致内存泄漏、程序崩溃、信息安全漏洞等问题。

为了避免这种情况的发生，我们应该在程序设计中充分考虑边界检查的问题，确保程序在操作数组时遵守数组边界规则，避免出现安全问题。