一段神奇的c代码错误分析

偏执的太偏执、 2022-04-03 09:49 257阅读 0赞

# 源代码 #

#include <stdio.h>
    
    int main(int argc, char* argv[])
    {
            int i = 0;
            int arr[3] = {0};
            printf("first i is %p\n", &i);
            printf("first arr loc is %p\n", &arr);
            for (; i < 3; i++)
            {
                    printf("arr %d loc is %p\n", i, &arr[i]);
                    printf("i:%d loc is %p\n", i, &i);
                    arr[i] = 0;
                    printf("hello world\n");
            }
            return 0;
    }

# 输出 #

在centos7 的机器上编译然后输出得到

first i is 0x7ffd1a10d21c
    first arr loc is 0x7ffd1a10d210
    arr 0 loc is 0x7ffd1a10d210
    i:0 loc is 0x7ffd1a10d21c
    hello world
    arr 1 loc is 0x7ffd1a10d214
    i:1 loc is 0x7ffd1a10d21c
    hello world
    arr 2 loc is 0x7ffd1a10d218
    i:2 loc is 0x7ffd1a10d21c
    hello world

# 神奇的地方来了 #

将

for (; i < 3; i++)

改成

for (; i <= 3; i++)

现在再编译输出会无限循环输出，截取其中的一段得到：

first i is 0x7ffd1a10d21c
    first arr loc is 0x7ffd1a10d210
    arr 0 loc is 0x7ffd1a10d210
    i:0 loc is 0x7ffd1a10d21c
    hello world
    arr 1 loc is 0x7fff75ecb214
    i:1 loc is 0x7fff75ecb21c
    hello world
    arr 2 loc is 0x7fff75ecb218
    i:2 loc is 0x7fff75ecb21c
    hello world
    arr 3 loc is 0x7fff75ecb21c
    i:3 loc is 0x7fff75ecb21c
    hello world
    arr 1 loc is 0x7fff75ecb214
    i:1 loc is 0x7fff75ecb21c
    hello world
    arr 2 loc is 0x7fff75ecb218
    i:2 loc is 0x7fff75ecb21c
    hello world
    arr 3 loc is 0x7fff75ecb21c
    i:3 loc is 0x7fff75ecb21c
    .....

为什么会发生这种现象呢？  
究其原因是因为

函数体内的局部变量是存在栈上的，且是连续压栈。在Linux进程的内存布局中，栈区在高地址空间，从高向低增长。变量i和arr在相邻的地址，其i比arr的地址大，由于我们只声明数组大小为3，所以如果访问arr\[3\]其实已经越界了，但是虽然arr\[3\]是不存在的，但是如果越界访问的话我们可以发现他的地址是`0x7fff75ecb21c`，这和其实就是`i`的地址。  
所以：

arr[3] = 0;
    其实就是
    i = 0

所以会一直进入死循环的情况。