Коротко: в коде
char *s = malloc(10);
strcpy(s, "This string is longer than ten");
free(s);
идёт запись за границы выделенного буфера — UB (undefined behavior) и потенциальная уязвимость для выполнения кода/коррупции кучи.
1) Какие именно виды уязвимостей и UB здесь возможны
- Буферный перепол — heap overflow: строка имеет длину $30$ символов, а выделено только $10$ байт, поэтому strcpy запишет минимум $31$ байт (включая терминатор) за пределы буфера → неопределённое поведение.
- Коррупция метаданных кучи / соседних объектов: пересечение соседних куч-чанков может позволить перезаписать указатели, размеры, служебные структуры malloc — приводят к краху или к эксплойтам (arbitrary write → RCE).
- Негарантированный нуль‑терминатор / чтение мусора: если выделено меньше на $...$ — строка не поместится.
- Ошибка проверки возврата malloc: вызов malloc($10$) может вернуть NULL — тогда strcpy NULL→UB (segfault).
- Косвенные проблемы: при освобождении free(s) поведение уже было сделано UB; free может крашнуть или создать уязвимый/нестабильный статус программы.
- strcpy как небезопасная API: не проверяет длины, легко приводит к переполнению.
(Примечание: само free(s) корректно только если s валидна; предыдущий переполом это нарушил.)
2) Безопасные варианты на C (практически приемлемые)
- Выделять корректный размер:
- вычислять размер как $strlen(src)+1$ и выделять именно столько: malloc($strlen(src)+1$) и проверять результат на NULL.
- Использовать удобные безопасные API:
- strdup (если доступно): char *s = strdup(src); проверять NULL.
- strlcpy (BSD/openbsd/портуемые реализации): выделить n байт, затем strlcpy(dest, src, n) — гарантирует NUL-термин.
- snprintf(dest, n, "%s", src) — безопаснее, но нужно контролировать буфер.
- Избегать strncpy (он не гарантирует NUL-термин, если src длиннее) — понимать его семантику.
- Пример корректного подхода (псевдокод): выделить $n=strlen(src)+1$, проверить malloc, memcpy/strcpy безопасно.
- Проверка ошибок и ограничения:
- убедиться, что длина источника не превышает допустимых лимитов перед выделением;
- использовать size_t для размеров; проверять переполнение при суммировании размеров.
- Инструменты и компиляторные флаги для защиты и отладки:
- рантайм: AddressSanitizer/UBSan (-fsanitize=address, -fsanitize=undefined);
- компилятор: -D_FORTIFY_SOURCE=2, -fstack-protector-strong;
- статический анализ: clang-tidy, cppcheck, Coverity, и т.д.;
- системы распределения памяти с защитой (hardened malloc, tcache защитные механизмы).
- Политики: минимизировать использование ручных C‑строк; оборачивать операции копирования в утилиты с проверками.
3) Альтернативы в языках с безопасной памятью (на примере Rust)
- Rust (безопасный код):
- создание строки: let s = String::from("This string is longer than ten"); — автоматическое размещение нужного объёма, никакого переполнения.
- доступ по индексу/срезу проверяется во время выполнения и паникует при выходе за пределы; ошибки безопасности в safe‑Rust не приводят к UB, а к panic (или обработке ошибки).
- владение и система заимствований предотвращают use‑after‑free и data races на уровне компиляции.
- Другие варианты: C++ std::string (автоматическое управление длиной), Java/Go — управляемая память и отсутствие буферных переполнений на уровне строк.
- Компромиссы:
- производительность: языки с проверками (Rust, C++) обычно дают сопоставимую производительность; некоторые проверки выполняются в runtime (bounds checks), но оптимизатор часто их устраняет или они мало влияют.
- контроль над памятью: в C — полный низкоуровневый контроль и предсказуемость, но ответственность за безопасность на разработчике; в Rust — строгий контроль через компилятор (безопасность «без сборщика мусора»), но требует освоения модели владения/заимствований.
- экосистема и совместимость: переход с C несёт затраты по переписыванию, FFI, обучению команды; но потенциально снижает количество ошибок безопасности.
- поведение в критичных по задержке системах: Rust и C++ дают низкоуровневый контроль без GC; Java/Go имеют GC и нежелательны там, где нужна детерминированность заточек.
4) Резюме рекомендаций
- Немедленно: заменить malloc($10$) на выделение по фактической длине $strlen(src)+1$ или использовать strdup/strlcpy; всегда проверять результат malloc.
- Инструменты: включить ASan/UBSan/компиляторные защиты и статический анализ.
- По возможности: переходить в части кода, где безопасность критична, на безопасные абстракции (Rust / std::string / managed languages), взвешивая требования к производительности и совместимости.
Если нужно, могу привести минимальный безопасный пример на C и эквивалент на Rust.