Ошибка: переполнение буфера (heap overflow) и последующее использование освобождённой памяти (use‑after‑free).
Код:
char *buf = malloc(10);
strcpy(buf, "this string is too long");
free(buf);
printf("%s", buf);
Пояснение
- Выделено только $10$ байт, а строка "this string is too long" имеет длину $\text{len}=23$ символа, то есть требуется как минимум $\text{len}+1=24$ байта с учётом завершающего '\0'. Копирование с помощью strcpy приводит к записи за пределы выделенной области (heap overflow) и повреждению кучи.
- free(buf); затем printf(buf); — это использование освобождённой памяти (use‑after‑free), тоже неопределённое поведение.
Последствия (безопасность и поведение во время выполнения)
- Неопределённое поведение: программа может аварийно завершиться, печатать мусор, зависать или казаться работоспособной (временное «счастливое» поведение).
- Повреждение управленческих структур аллокатора (heap metadata) — может привести к дальнейшим сбоям или эксплойтам.
- Уязвимость безопасности: heap overflow + use‑after‑free часто используются для выполнения произвольного кода (RCE), раскрытия данных или обхода защит.
- Нелокализуемые ошибки, трудноотлавливаемые в продакшене.
Как обнаружить
- AddressSanitizer (clang/gcc): компиляция с флагом $-fsanitize=address-g$ — быстро выявляет overflow и use‑after‑free.
- Valgrind (memcheck) — обнаруживает чтение/запись за пределами буфера и использование после free.
- UndefinedBehaviorSanitizer (UBSan) и другие runtime sanitizer'ы.
- Статические анализаторы: clang-tidy, cppcheck, Coverity.
- Отладчик (gdb) для отслеживания крашей и анализа дампов.
- Инструменты типа Electric Fence, Heaptrack и т.п.
Корректные варианты управления памятью (примеры)
1) Выделить достаточный размер:
const char *s = "this string is too long";
char *buf = malloc(strlen(s) + 1);
if (!buf) /* обработать ошибку */;
strcpy(buf, s); // теперь безопасно
/* ... */
free(buf);
(фактически требуется $\text{strlen(s)}+1$ байт)
2) Использовать strdup (если доступна):
char *buf = strdup("this string is too long");
if (!buf) /* обработать ошибку */;
free(buf);
3) Безопасное копирование с ограничением размера:
char *buf = malloc(n);
snprintf(buf, n, "%s", s); // гарантирует нуль-терминатор (при корректном n)
4) Динамически расширять буфер:
size_t need = strlen(s) + 1;
char *buf = malloc(initial);
if (need > initial) buf = realloc(buf, need);
5) Использовать статический/стековый буфер, если размер известен:
char buf[24]; // если точно известно, что нужно 24
strncpy(buf, s, sizeof(buf));
buf[sizeof(buf)-1] = '\0';
Дополнительные рекомендации
- Всегда проверяйте результат malloc/realloc.
- Не использовать указатель после free; после free(ptr) можно присвоить ptr = NULL.
- Во время разработки обязательно включать ASan/Valgrind и статический анализ.
- Предпочитать безопасные функции и явно рассчитывать размер буфера.
Кратко: ошибка — переполнение и use‑after‑free; исправление — выделять достаточную память (или использовать strdup/snprintf/realloc) и не обращаться к памяти после free; тестировать с ASan/Valgrind.