为什么 C 变量的内存地址不固定？答案

【问题标题】：Why aren't memory addresses of C variables fixed?为什么 C 变量的内存地址不固定？
【发布时间】：2015-05-12 11:53:16
【问题描述】：

我是一名 CS 本科生，刚刚了解了虚拟内存。我用下面的程序做了一个实验。

#include<stdio.h>
int ready0; 
int main(void) {
  int ready;
  printf("ready0 at %p, ready at %p. \n", (void*)&ready0, (void*)&ready); 
}

我认为由于程序只处理虚拟内存，因此程序应该认为它是机器上运行的唯一进程。我还查看了反汇编代码，看起来非常确定。因此，如果我多次运行该程序，结果应该是相同的。然而，实验表明情况并非如此。为什么实验与我的预期不同？是什么导致我每次运行程序时结果都不同？

如果您有兴趣，这里有几个在 Mac OS X Yosemite 上的实验结果。

$ ./sp
ready0 at 0x102b18018, ready at 0x7fff5d0e876c. 
$ ./sp
ready0 at 0x107c09018, ready at 0x7fff57ff776c. 
$ ./sp
ready0 at 0x10aa9c018, ready at 0x7fff5516476c. 
$ ./sp
ready0 at 0x10d56d018, ready at 0x7fff5269376c. 
$ ./sp
ready0 at 0x10da1c018, ready at 0x7fff521e476c. 
$ ./sp
ready0 at 0x109aff018, ready at 0x7fff5610176c. 
$ ./sp
ready0 at 0x107c31018, ready at 0x7fff57fcf76c. 
$ ./sp
ready0 at 0x10fab1018, ready at 0x7fff5014f76c.

【问题讨论】：

你能发布结果吗？对我来说，它每次都显示相同的地址。 ready0、ready 或两者的地址是否不同？它们不在同一个存储区域。
没有法律规定地址必须相同。使用什么地址将受到过程中之前发生的事情的强烈影响。此外，分配给流程的段可能因流程的一个实例而异。
我更新了，是的，它们都不同。

标签： c linux unix operating-system

【解决方案1】：

在过去，您通常是对的； main 入口处的堆栈指针通常是相同的（但它也取决于您的环境，请参阅environ(7)...）。在您的 ABI 规范和 execve(2) 系统调用中给出了详细信息（特别是对于 Linux）。你（和我的）ABI 通常是AMD64 ABI。

出于安全目的，当前系统具有ASLR - 地址空间布局随机化 - （您可以使用echo 0 > /proc/sys/kernel/randomize_va_space 禁用系统范围以作为root 运行；这会打开一个安全漏洞）。所以main入口处的堆栈指针有点随机。

^{提示：如果您使用 gdb 观察点，您可能需要禁用 ASLR。}

【讨论】：

【解决方案2】：

这是由于地址空间布局随机化。

来自维基：

地址空间布局随机化 (ASLR) 是一种计算机安全随机排列关键数据位置的方法区域，通常包括可执行文件的基础和位置进程地址空间中的库、堆和堆栈。

好处

地址空间随机化通过以下方式阻止某些类型的安全攻击使攻击者更难预测目标地址。例如，试图执行 return-to-libc 攻击的攻击者必须定位要执行的代码，而其他攻击者试图执行注入堆栈的shellcode必须先找到堆栈。在这两种情况下，相关的内存地址都被攻击者。这些值必须被猜测，错误的猜测是由于应用程序崩溃，通常无法恢复。

【讨论】：