C語言中入棧順序與變量輸出
時間：2018-09-29 來源：未知
1).內存區域劃分：
圖1 程序運行時的內存區域
如圖所示：C程序中，棧區主要存儲函數的參數，局部變量等，并且棧底為高地址，棧頂為低地址（如圖：由高地址向低地址擴展）。
2).入棧順序：
A:函數參數的入棧順序：自右向左
原因：
函數參數的入棧順序和具體編譯器的實現有關。有些參數是從左向右入棧，如：Pascal語言從左到右入棧(不支持變參)，被調用者清棧；有些語言還可以通過修飾符進行指定，如：Visual C++；但是C語言（cdecl）采用自右向左的方式入棧,調用者清棧。
這是因為自右向左入棧順序的好處就是可以動態的變化參數個數。通過堆棧分析可知，自左向右入棧方式中，前面的參數會被壓入棧底。除非知道參數個數，否則無法通過棧指針的相對位移求得左邊的參數。這樣就無法實現可變參數。因此，C語言采用自右向左入棧順序，主要是因為實現可變長參數形式（如：printf函數）。可變長參數主要通過第一個定參數來確定參數列表，所以自右向左入棧后，函數調用時棧頂指針指向的就是參數列表的第一個確定參數，這樣就可以了。
例子1：
#include <stdio.h>
void print(int x, int y, int z)
{
printf("x = %d addr %p\n", x, &x);
printf("y = %d addr %p\n", y, &y);
printf("z = %d addr %p\n", z, &z);
}
int main()
{
print(1,2,3);//自右向入壓棧
return 0;
}
運行結果：
x = 1 addr 0xbfb5c760 //棧頂，后壓棧
y = 2 addr 0xbfb5c764
z = 3 addr 0xbfb5c768 //棧底，先入棧
B:局部變量的入棧順序：
在沒有棧溢出保護機制下編譯時，所有局部變量按系統為局部變量申請內存中棧空間的順序，即：先申請哪個變量，哪個先入棧，正向的。也就是說，編譯器給變量空間的申請是直接按照變量申請順序執行的。（見例子2）
在有棧溢出保護機制下編譯時，入棧順序有所改變，先按照類型劃分，再按照定義變量的先后順序劃分，即：char型先申請，int類型后申請（與編譯器溢出保護時的規定相關）；然后棧空間的申請順序與代碼中變量定義順序相反（后定義的先入棧）。（見例子2）
例子2：stack.c
#include <stdio.h>
int main()
{
int a[5] = {1,2,3,4,5};
int b[5] = {6,7,8,9,10};
char buf1[6] = "abcde";
char buf2[6] = "fghij";
int m = -1;
int n = -2;
printf("a[0] = %3d, addr: %p\n", a[0], &a[0]);
printf("a[4] = %3d, addr: %p\n", a[4], &a[4]);
printf("b[0] = %3d, addr: %p\n", b[0], &b[0]);
printf("b[4] = %3d, addr: %p\n", b[4], &b[4]);
printf("buf1[0] = %3d, addr: %p\n", buf1[0], &buf1[0]);
printf("buf1[5] = %3d, addr: %p\n", buf1[5], &buf1[5]);
printf("buf2[0] = %3d, addr: %p\n", buf2[0], &buf2[0]);
printf("buf2[5] = %3d, addr: %p\n", buf2[5], &buf2[5]);
printf("m = %3d, addr: %p\n", m, &m);
printf("n = %3d, addr: %p\n", n, &n);
}
沒有棧溢出保護機制下的編譯：
$ gcc stack.c -g -o stack -fno-stack-pprotector
$ ./stack
a[0] = 1, addr: 0xbfa5185c //數組內部，地址由低到高不變
a[4] = 5, addr: 0xbfa5186c //棧底，高地址
b[0] = 6, addr: 0xbfa51848
b[4] = 10, addr: 0xbfa51858
buf1[0] = 97, addr: 0xbfa51842
buf1[5] = 0, addr: 0xbfa51847
buf2[0] = 102, addr: 0xbfa5183c
buf2[5] = 0, addr: 0xbfa51841
m = -1, addr: 0xbfa51838
n = -2, addr: 0xbfa51834 //棧頂，低地址
可以看出入棧順序：a -> b -> buf1 -> buf2 -> m -> n(先定義，先壓棧)
棧溢出保護機制下的編譯：
$ gcc stack.c -g -o stack
$ ./stack
a[0] = 1, addr: 0xbfc69130 //棧頂
a[4] = 5, addr: 0xbfc69140
b[0] = 6, addr: 0xbfc69144
b[4] = 10, addr: 0xbfc69154
buf1[0] = 97, addr: 0xbfc69160 //char類型，優先入棧
buf1[5] = 0, addr: 0xbfc69165
buf2[0] = 102, addr: 0xbfc69166
buf2[5] = 0, addr: 0xbfc6916b //棧底
m = -1, addr: 0xbfc69158
n = -2, addr: 0xbfc6915c //int類型，后壓棧
可以看出入棧順序：buf2 -> buf1 -> n -> m -> b -> a（char類型先入棧，int類型后入棧；先定義，后壓棧）
3).指針越界輸出：
例子3：stack1.c
#include <stdio.h>
int main()
{
char buf1[6] = "abcef";
char buf2[6] = "fghij";
int a[5] = {1,2,3,4,5};
int b[5] = {6,7,8,9,10};
int m = -1;
int n = -2;
char *p = &buf2[0];
printf("a[0] = %3d, addr: %p\n", a[0], &a[0]);
printf("a[4] = %3d, addr: %p\n", a[4], &a[4]);
printf("b[0] = %3d, addr: %p\n", b[0], &b[0]);
printf("b[4] = %3d, addr: %p\n", b[4], &b[4]);
printf("buf1[0] = %3d, addr: %p\n", buf1[0], &buf1[0]);
printf("buf1[5] = %3d, addr: %p\n", buf1[5], &buf1[5]);
printf("buf2[0] = %3d, addr: %p\n", buf2[0], &buf2[0]);
printf("buf2[5] = %3d, addr: %p\n", buf2[5], &buf2[5]);
printf("m = %3d, addr: %p\n", m, &m);
printf("n = %3d, addr: %p\n", n, &n);
printf("p[0] = %3d, addr: %p\n", p[0], &p[0]);
printf("p[6] = %3d, addr: %p\n", p[6], &p[6]);
printf("p[-6] = %3d, addr: %p\n", p[-6], &p[-6]);
printf("p[-42] = %3d, addr: %p\n", p[-42], &p[-42]);
printf("p[-43] = %3d, addr: %p\n", p[-43], &p[-43]);
printf("p[-53] = %3d, addr: %p\n", p[-53], &p[-53]);
printf("p[-54] = %3d, addr: %p\n", p[-54], &p[-54]);
printf("p[-55] = %3d, addr: %p\n", p[-55], &p[-55]);
printf("p[-56] = %3d, addr: %p\n", p[-56], &p[-56]);
printf("p[-57] = %3d, addr: %p\n", p[-57], &p[-57]);
printf("p[-58] = %3d, addr: %p\n", p[-58], &p[-58]);
printf("p[-59] = %3d, addr: %p\n", p[-59], &p[-59]);
}
棧溢出保護機制下的編譯：
$ gcc stack1.c -g -o stack1
$ ./stack1
a[0] = 1, addr: 0xbff5ab6c //棧頂，0xbff5ab6c,低地址
a[4] = 5, addr: 0xbff5ab7c
b[0] = 6, addr: 0xbff5ab80
b[4] = 10, addr: 0xbff5ab90
buf1[0] = 97, addr: 0xbff5aba0 //&p[-6]
buf1[5] = 0, addr: 0xbff5aba5
buf2[0] = 102, addr: 0xbff5aba6 //&p[0]
buf2[5] = 0, addr: 0xbff5abab //棧底，0xbff5abab，高地址--->&p[6]:越界，值隨機
m = -1, addr: 0xbff5ab94
n = -2, addr: 0xbff5ab98
p[0] = 102, addr: 0xbff5aba6 //&buf2[0]
p[6] = 0, addr: 0xbff5abac //&buf2[6]，越界，無初始值，值隨機
p[-6] = 97, addr: 0xbff5aba0 //&buf1[0]，越界，已有初始值，buf1[0],p[-6]為97
p[-42] = 5, addr: 0xbff5ab7c //&a[4]
p[-43] = 0, addr: 0xbff5ab7b //&a[4] - 1字節，大小0x00 = 0
p[-53] = 0, addr: 0xbff5ab71 //&a[1] + 1字節，大小0x00 = 0
p[-54] = 2, addr: 0xbff5ab70 //&a[1]
p[-55] = 0, addr: 0xbff5ab6f //p[-55]到p[-58]能看出Linux是小端存儲。
p[-56] = 0, addr: 0xbff5ab6e //小端存儲：低地址存低位，高地址存高位
p[-57] = 0, addr: 0xbff5ab6d //a[0]=1，即：0x01 0x00 0x00 0x00(低位到高位)
p[-58] = 1, addr: 0xbff5ab6c //&a[0]
p[-59] = -65, addr: 0xbff5ab6b //&a[0] - 1字節，越界，無初始值，值隨機
入棧順序：(棧底：高地址)buf2 -> buf1 -> n -> m -> b -> a[4] -> a[0](棧頂：低地址)
&p[6]--&p[0]--&p[-6]--------------&p[-42]--&p[-58]--&p[-59]
問題：指針p越界會出現問題，如果在p[-6] = 'k';那么會導致因越界覆蓋內存里面buf1[0]的值。
