堆相关数据结构

最新推荐文章于 2022-02-27 16:17:00 发布

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分类专栏： CTF-PWN-堆文章标签： linux 运维堆栈 pwn

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/m0_49959202/article/details/121068432

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本文详细介绍了Linux中ptmalloc的堆相关数据结构，包括malloc_chunk、bin（fast bin, small bin, large bin, unsorted bin）、top chunk和last remainder的概念与管理方式。通过分析malloc和free的流程，揭示了内存分配和回收的细节，以及malloc_consolidate的作用。同时，讨论了arena、heap_info和malloc_state在宏观层面的角色。" 45500697,432374,Swift语言中的元组使用详解,"['swift', '编程语言', '元组']

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

堆相关数据结构

参考：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/77320388

https://ctf-wiki.org/pwn/linux/user-mode/heap/ptmalloc2/heap-structure/

1.微观结构

1.1 malloc_chunk

在程序的执行过程中，我们称由 malloc 申请的内存为 chunk 。这块内存在 ptmalloc 内部用 malloc_chunk 结构体来表示。当程序申请的 chunk 被 free 后，会被加入到相应的空闲管理列表中。

1.1.1 chunk定义

/*
  This struct declaration is misleading (but accurate and necessary).
  It declares a "view" into memory allowing access to necessary
  fields at known offsets from a given base. See explanation below.
*/
struct malloc_chunk {
   
    INTERNAL_SIZE_T prev_size; /* Size of previous chunk (if free).  */
    INTERNAL_SIZE_T size;      /* Size in bytes, including overhead. */

    struct malloc_chunk* fd; /* double links -- used only if free. */
    struct malloc_chunk* bk;

    /* Only used for large blocks: pointer to next larger size.  */
    struct malloc_chunk* fd_nextsize; /* double links -- used only if free. */
    struct malloc_chunk* bk_nextsize;
};

每个字段的具体的解释如下

prev_size, 如果该 chunk 的**物理相邻的前一地址 chunk（两个指针的地址差值为前一 chunk 大小）**是空闲的话，那该字段记录的是前一个 chunk 的大小 (包括 chunk 头)。否则，当前chunk的prev_size字段被前一个chunk使用，这就是chunk的空间复用。这里的前一 chunk 指的是较低地址的 chunk 。

如下所示：

chunk-> +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
        |             Size of previous chunk, if unallocated (P clear)  |
        +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
        |             Size of chunk, in bytes                     |A|M|P|
  mem-> +