安全拷贝函数safe_memcpy实现分析

最新推荐文章于 2025-06-20 11:06:14 发布

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分类专栏： C++算法系列设计模式 Linux

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/wangzhicheng1983/article/details/117366294

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本文详细分析了标准库函数memcpy的潜在风险，如缓冲区溢出和地址重叠问题。随后，介绍了safe_memcpy的实现，旨在增强内存操作的安全性，通过指定拷贝范围避免错误。通过实例演示，展示了如何使用safe_memcpy来确保程序健壮性。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一 memcpy缺陷分析

1.memcpy原型：

#include <string.h>
void *memcpy(void *dest, const void *src, size_t n); #函数返回dest指针

2.缺陷分析：

（1）memcpy容易发生缓冲区溢出，如果dest长度小于待拷贝的字节数n，那么程序将发生缓冲区溢出；

（2）如果dest是高地址，src是低地址，拷贝可能发生错误，即源地址和目的地址重合部分在拷贝时被修改。

综上所述：memcpy参数较为简单，没有对程序安全性做进一步限制，将导致某些致命错误。

二 safe_memcpy

1.原型：

bool safe_memcpy(void *dst, const void *src, size_t len, const void *start, const void *end);
// dst指向目的地址
// src指向源地址
// len是待拷贝的字节数
// start指向目的地址开始地址
// end指向目的地址结束地址 即最后一个元素的后一个地址

2.实现分析：

safe_memcpy.hpp

#pragma once
#include <stdint.h>
#include <string.h>
static inline bool between(const uint8_t *start, const uint8_t *end, const uint8_t *p) {
    return (p < end) && (p >= start); // 注意是p < end不是p <= end
}
static inline bool safe_check(void *dst, size_t len, const void *start, const void *end) {
    if (len < 1) {
        return false;
    }
    if (!dst || !start || !end) {
        return false;
    }
    void *last_pos = ((uint8_t *)dst) + len - 1;
    if (last_pos < dst) {    // last_pos不能小于dst
        return false;
    }
    return between((uint8_t *)start, (uint8_t *)end, (uint8_t *)dst) &&     // dst在start与end之间
           between((uint8_t *)start, (uint8_t *)end, (uint8_t *)last_pos);  // last_pos即待拷贝区间最后元素地址也必须在start与end之间
}
static inline bool safe_memcpy(void *dst, const void *src, size_t len, const void *start, const void *end) {
    if (!safe_check(dst, len, start, end)) {
        return false;
    }
    if (!src) {
        return false;
    }
    memcpy(dst, src, len);
    return true;
}

（1）解决缓冲区溢出问题：调用safe_memcpy需要指定目的地址的开始和结束地址，safe_memcpy会检查l目标空间是否能够容纳待拷贝字节数；

（2）解决低地址向高地址拷贝错误：如果源地址和目的地址部分区间重叠，通过指定start和end，safe_memcpy使用between((uint8_t *)start, (uint8_t *)end, (uint8_t *)last_pos)可以进行安全性判断。

3.测试：

test.cpp

#include <iostream>
#include "safe_memcpy.hpp"
int main() {
    char src[64] = "123";
    char dst[64] = "";
    safe_memcpy(dst, src, strlen(src), dst, dst + 64);
    std::cout << dst << std::endl;
 
    return 0;
}

代码：https://github.com/wangzhicheng2013/safe_memcpy