C语言可以决定是否可以访问指针指向的内存吗？

Question

示例。

如果我有指针，

int* p;
p = (int*)2; // just for test
*p = 3; // it will be crack, right?

一般情况下，访问值为2的指针会被破解。但实际上破解并不是那么简单。指针的无效值可能来自运行时错误。我想找到一种在访问指针之前检查指针的方法。

Answer 1

在标准 C99 中，此（在您的 *p =3; 语句中取消引用 (int*)2）是 undefined behavior (UB)。阅读C.Lattner's blog。你应该be very scared of UB。这就是 C 语言编程如此困难的原因（其他编程语言，如 Ocaml、Common Lisp 的 UB 少得多）。

^{C 程序可能有未定义的行为，但可能不会总是崩溃。}

在实践中，在 C 中编码时，请注意指针。显式初始化所有这些（通常为NULL）。对指针运算要非常小心。避免使用buffer overflows 和memory leaks。 Static source code analysis 可能会有所帮助（例如使用 Frama-C）但有限（请阅读 halting problem 和 Rice's theorem）。您可以经常使用flexible array members 并在运行时检查指针和索引。

在一些嵌入式独立 C 实现（例如，为类似设备的 Arduino 编码）中，某些地址可能具有特定含义（例如，一些物理 IO 设备），因此 UB 可能非常可怕。

^{（我下面重点讲Linux）}

在某些实现和某些操作系统上，您可能会测试地址是否有效。例如，在 Linux 上，您可能会解析 /proc/self/maps 以计算某个给定地址是否有效（有关 /proc/ 的更多信息，请参阅 proc(5)）。

^{（因此，您可以在 Linux 上编写一些函数 bool isreadableaddress(void*)，它将解析 /proc/self/maps 并判断您的 process 的 virtual address space 中的地址是否可读；但它不会效率很高，因为需要几个system calls)}

您应该使用valgrind 并使用所有警告和调试选项 (gcc -Wall -Wextra -g) 进行编译，并使用调试器 (gdb) 和更多 debugging compiler options，例如 -fsanitize=address

您可能会处理SIGSEGV 信号，但it非常棘手并且高度不可移植（操作系统、处理器和ABI 特定）。除非你是大师，否则你不应该尝试。

Answer 2

是的，“它会裂开的”。

您的程序无法知道任意初始化的指针是否会在运行时实际“工作”。首先，在运行代码之前编译代码，可能在完全不同的计算机上。编译器无法预测未来。

语言通过说 any 指针没有明确地指向 您在程序中创建的对象或数组 不能存在，只要您希望您的程序具有明确定义的行为。

基本上，唯一确定的方法是不要这样做。

Answer 3

其实有可能……有点……

不是纯 C，但大多数环境允许您测试是否可以写入指针...

for example

很遗憾，您无法知道指针是否指向您的意图。这意味着您可能指向另一个有效地址，与您期望的不同，并且无意中破坏了您自己的一段记忆......

char a[2];
int b; // assuming they are stored on the stack sequentially and aligned one right after the other...

char *ptr = (char*)a;

ptr += 3;

*ptr = 'b' // valid pointer, but probably an error....