在C语言中，栈（Stack）是一种后进先出（LIFO，Last In First Out）的数据结构。栈的基本操作包括入栈（push）和出栈（pop），其中入栈操作将元素添加到栈顶，而出栈操作则从栈顶移除元素。栈还可以进行查看栈顶元素（peek）和判断栈是否为空（is_empty）等操作。
下面是一个简单的栈的定义和相关操作的代码实现：
栈节点的定义
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#include <stdio.h> |
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#include <stdlib.h> |
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#include <stdbool.h> |
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// 栈节点的定义 |
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typedef struct StackNode { |
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int data; // 栈中存放的数据 |
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struct StackNode *next; // 指向下一个节点的指针 |
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} StackNode, *Stack; |
栈的初始化
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// 初始化栈 |
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Stack createStack() { |
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return NULL; // 初始栈为空 |
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} |
判断栈是否为空
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// 判断栈是否为空 |
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bool isEmpty(Stack stack) { |
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return stack == NULL; |
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} |
入栈操作
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// 入栈操作 |
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void push(Stack *stack, int data) { |
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StackNode *newNode = (StackNode*)malloc(sizeof(StackNode)); |
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if (!newNode) { |
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exit(1); // 内存分配失败 |
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} |
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newNode->data = data; |
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newNode->next = *stack; // 将新节点放在当前栈顶节点的上面 |
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*stack = newNode; |
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} |
出栈操作
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// 出栈操作 |
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int pop(Stack *stack) { |
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if (isEmpty(*stack)) { |
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printf("Error: Stack is empty\n"); |
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exit(1); |
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} |
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StackNode *temp = *stack; |
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int data = temp->data; |
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*stack = temp->next; // 将栈顶节点从栈中移除 |
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free(temp); // 释放栈顶节点的内存 |
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return data; |
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} |
查看栈顶元素
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// 查看栈顶元素 |
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int peek(Stack stack) { |
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if (isEmpty(stack)) { |
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printf("Error: Stack is empty\n"); |
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exit(1); |
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} |
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return stack->data; |
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} |
销毁栈
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// 销毁栈 |
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void destroyStack(Stack *stack) { |
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StackNode *temp; |
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while (*stack != NULL) { |
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temp = *stack; |
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*stack = (*stack)->next; |
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free(temp); |
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} |
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} |
测试栈的功能
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int main() { |
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Stack stack = createStack(); |
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push(&stack, 1); |
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push(&stack, 2); |
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push(&stack, 3); |
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printf("Top element is: %d\n", peek(stack)); |
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printf("Popped element is: %d\n", pop(&stack)); |
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printf("Top element is: %d\n", peek(stack)); |
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destroyStack(&stack); |
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return 0; |
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} |
这个简单的栈实现使用链表来存储元素，push操作在链表头部添加新元素，pop操作移除链表头部的元素，peek操作返回链表头部的元素但不移除它。注意，在实际应用中，可能需要为栈添加更多的错误检查和异常处理机制，以确保程序的健壮性。此外，也可以使用数组来实现栈，但链表实现更灵活，可以动态地调整栈的大小。
栈溢出攻击是一种常见的计算机安全漏洞，攻击者会利用这个漏洞在程序运行过程中覆盖栈中的关键数据，从而获得非法权限。这种攻击的原理是利用栈的后进先出特性，通过向栈中写入大量的数据，使得栈溢出，从而改变程序的运行状态。当栈溢出时，程序会尝试在栈空间之外的地方写入数据，这导致了程序崩溃。此外，如果黑客能够控制栈中用于存储函数调用信息和局部变量的内存，他们就可以修改函数的返回地址，使得函数在执行完毕后跳转到他们指定的地址，从而执行恶意代码。
然而，关于“栈下溢出攻击”这一术语，它并不是计算机科学或信息安全领域中广泛认可的术语。在常规的计算机安全讨论中，我们更多地讨论栈溢出攻击，而不是栈下溢出攻击。栈的特性决定了它只有向上增长的空间，没有所谓的“栈下”空间，因此“栈下溢出攻击”在理论上并不成立。
因此，栈溢出攻击和栈下溢出攻击之间的区别主要在于，前者是一个实际存在的安全威胁，具有明确的攻击原理和方式，而后者并不是一个被广泛认可的术语或概念，因此两者之间并没有直接的比较基础。
为了防范栈溢出攻击，建议对用户输入进行严格的检查，确保它们不会导致栈溢出。可以限制用户输入的长度，或者使用白名单和黑名单来过滤用户输入。此外，使用现代编程语言和工具，以及及时修复已知的安全漏洞，也可以有效减少栈溢出攻击的风险。
