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【C/C++】结构体中使用变长数组问题分析

简介: 在结构体里面使用变长数组来封装消息体,运行程序时弹出一些错误,问题已经解决,由于源程序不方便截取,现在通过一个实例来复现问题。
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作者:柒号华仔
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@TOC

1. 问题来源

今天在结构体里面使用变长数组来封装消息体,运行程序时弹出如下错误:

*** stack smashing detected ***: <unknown> terminated
Aborted (core dumped)

问题已经解决,由于源程序不方便截取,现在通过一个实例来复现问题。


2. 问题复现

2.1 初始程序

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

typedef struct {
    int a;
    char body[];
} msg_t;

int main(void)
{
    msg_t msg;
    char *pdu = "abcdefg";
    strcpy(msg.body,pdu);
    printf("msg body:%s\n",msg.body);

    return 0;
}

上述程序编译是没有问题的,但如果带变长数组的结构体换两种写法,会复现两种错误。


2.2 独立变长数组复现

typedef struct {
    char body[];
} msg_t;

结构体中只有变长数组body[],无其他成员。编译错误如下:

test.c:7:10: error: flexible array member in a struct with no named members
     char body[];

这种情况在实际中并不会出现,如果只有一个成员,就没必要多一层结构体。


2.3 变长数组置前复现

typedef struct {
    char body[];
    int a;
} msg_t;

变长数组body[]不为结构最后一个成员。编译错误如下:

test.c:7:10: error: flexible array member not at end of struct
     char body[];

这种情况就是按照C99标准变长数组必须是结构体的最后一个成员。


2.4 缓冲区溢出复现

运行编译出的可执行程序,打印错误如下:

msg body:abcdefg
*** stack smashing detected ***: <unknown> terminated
Aborted (core dumped)

这里是因为没有为变长数组body分配内存,检测到了缓冲区溢出,通过如下表达式分配内存:

msg_t *msg= (msg_t*)malloc(sizeof(msg_t)+16*sizeof(char));

这样就为结构体指针msg分配了一块内存空间,程序变为:

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

typedef struct {
    int a;
    char body[];
} msg_t;

int main(void)
{
    msg_t *msg = (msg_t*)malloc(sizeof(msg_t)+16*sizeof(char));
    char *pdu = "abcdefg";

    strcpy(msg->body,pdu);
    printf("msg body:%s\n",msg->body);
    free(msg);

    return 0;
}

编译成功,运行结果正常:

msg body:abcdefg


3. 结构体变长数组使用要点

  • 结构体中不能只有变长数组一个成员,同时变长数组必须为结构体最后一个成员。
  • 变长数组不占用结构体的存储空间,长度为0,数组名只是一个占位符。sizeof()计算结构体大小时,变长数组在其中长度为0。
  • 使用变长数组结构体时,用malloc()分配内存空间。使用完毕用free()可以直接释放整个结构体的空间。

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