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C語言字元串安全,C語言輔導:更安全的C語言字元串處理函數

C語言字元串安全,C語言輔導:更安全的C語言字元串處理函數

簡單說來,現有的 C 語言運作時函數實在難以在當今充斥着惡意攻擊企圖的大環境下立足。這些函數要麼在傳回值和參數上缺乏一緻性,要麼隐含着所謂的“截斷誤差”(truncation errors) 錯誤,要麼無法提供足夠強大的功能。坦言之,調用這些函數的代碼太容易産生“記憶體溢出”問題了。

我們發現,面向 C++ 程式員的類足以應付各種安全處理字元串的程式設計需要;他們能夠選擇 MFC 的Cstring 類、ATL 的CComBSTR 類 或者STL 的string 類,等等。然而,經典的 C 語言程式仍然普遍地存在,何況許多人正在把 C++ 當作 “改良的 C 語言” 來用,卻把豐富的 C++ 類束之高閣。

其實隻需要添加一行代碼,你就能在 C 語言代碼中調用安全性良好的 strsafe 系列函數了,詳細請參閱:

《Using the Strsafe.h Functions》

這些新函數包含在一個頭檔案和一個函數庫(可選)中,而後兩者能在新版的 Platform SDK 中找到。對,就這麼簡單:

#include "strsafe.h"

還等什麼呢!

再強調一次,對 strsafe 函數庫的引用是可選的。

為了實作 strsafe 系列函數的目标,你的代碼必須滿足下列條件:

始終以 NULL 字元結束字元串。

始終檢測目标緩沖區的長度。

始終用 HRESULT 語句産生統一的傳回值。

兼顧 32 位與 64 位兩種運作環境。

具有靈活性。

我們覺得,缺乏統一性塹賈孿鐘行矶?C 語言字元串處理函數容易産生安全漏洞的根本原因,而 strsafe 系列函數所帶來的高度統一性恰恰是解決此問題的一劑良藥。然而,strsafe 也不是萬能藥。單純依靠 strsafe 系列函數并不能保證代碼的安全性和堅固性——你還必須開動你的大腦才行——然而這樣對解決問題還是大有幫助的!

下面給出一段采用經典 C 語言運作時間函數的代碼:

void UnsafeFunc(LPTSTR szPath,DWORD cchPath) {

TCHAR szCWD[MAX_PATH];

GetCurrentDirectory(ARRAYSIZE(szCWD), szCWD);

strncpy(szPath, szCWD, cchPath);

strncat(szPath, TEXT("\"), cchPath);

strncat(szPath, TEXT("desktop.ini"),cchPath);

}

以上代碼中的 bug 随處可見 —— 它沒有檢查任何一個傳回值,而且在對 strncat 函數的調用中也沒有正确地使用 cchPath (因為MAX_PATH 中儲存的是目标緩沖區内剩餘空間的長度,而不是目标緩沖區的總長度)。于是,“記憶體溢出” 問題将會快找上門來。然而,象這樣的代碼片段早已泛濫成災了。如果改用 strsafe 系列函數,那麼以上代碼應該變成:

bool SaferFunc(LPTSTR szPath,DWORD cchPath) {

TCHAR szCWD[MAX_PATH];

if (GetCurrentDirectory(ARRAYSIZE(szCWD), szCWD) &&

SUCCEEDED(StringCchCopy(szPath, cchPath, szCWD)) &&

SUCCEEDED(StringCchCat(szPath, cchPath, TEXT("\"))) &&

SUCCEEDED(StringCchCat(szPath, cchPath, TEXT("desktop.ini")))) {

return true;

}

return false;

}

這段代碼不但檢查了每一個傳回值,還保證了适時傳入同一目标緩沖區的總長度。你還可以采用 Ex 版本的 strsafe 系列函數來實作更加進階的功能,比如:

擷取目标緩沖區的目前指針。

擷取目标緩沖區的剩餘空間長度。

以某個特定字元填充空閑緩沖區。

一旦字元串處理函數失敗,就把用特定值填充字元串。

一旦字元串處理函數失敗,就把目标緩沖區設成 NULL 。

如此改進後的代碼性能又如何呢?告訴你一個好消息:它與原先的代碼在性能上幾乎沒有差别。我曾在自己的 1.8 GHz 電腦上測試過混用經典 C 語言中各種字元串連接配接函數的代碼、混用 strsafe 系列中各種字元串連接配接函數的代碼和混用 Ex 版本 strsafe 系列中各種字元串連接配接函數的代碼。它們各自獨立運作一百萬次(沒錯,就是 10,000,000 次)所消耗的時間分别為:

經典 C 語言 —— 7.3 秒

Strsafe 系列—— 8.3 秒

Strsafe 系列 (Ex 版) —— 11.1 秒

在測試中,調用 Ex 版本的 strsafe 系列函數的程式會在調用失敗時把緩沖區設為 NULL ,并以 0xFE 作為填充位元組,代碼如下:

DWORD dwFlags = STRSAFE_NULL_ON_FAILURE | STRSAFE_FILL_BYTE(0xFE);

其中設定填充位元組的代碼耗時較多。事實上,如果這裡僅僅把緩沖區設定為 NULL 的話,則采用 Ex 版本的 strsafe 系列函數的代碼将會與采用普通的 strsafe 系列函數的代碼耗時相同。

由此可見,以上三種方案的性能差異極小。我相信你也不會經常在一個程式中數百萬次地反複執行包含大量字元串處理函數的代碼吧!

還有一點值得引起注意:當你引用 strsafe 系列函數時,原有的 C 語言字元串處理函數都将被自動進行 #undef 處理。這也沒問題,因為調試過程中的出錯資訊将會告訴你哪些函數已經被相應的 strsafe 系列函數取代了。好了,請放心地使用 strsafe.h 吧!更多相關資訊請參閱 《Using the Strsafe.h Functions》。

C語言字元串安全,C語言輔導:更安全的C語言字元串處理函數

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