一个简单的 C 程序，但是不明白区别在哪里

[kelvinaltajiin]

#include <stdio.h>
void assign_value(int *array, int index, int value);
int main() {
  printf("Hello, World!\n");
  int array[10];
  assign_value(array, 16, 131);
  printf("%d\n", array[16]);
  return 0;
}

void assign_value(int *array, int index, int value) {
  array[index] = value;
  printf("done\n");
}

编译：$ gcc -g -Wall -std=c18 -o hello_world hello_world.c 运行输出：

Hello, World!
done
131
[1]    3719 segmentation fault (core dumped)  ./hello_world

但是如果把 index 从 16 改成 12, 则不会出现最后的 segmentation fault. 如果 C 不处理越界的话，为什么 16 会报错，如果处理越界为什么 12 不报错？

[codehz]

所以标准说的是未定义行为

[gnahzraensim]

我试了一下 16 没报错啊 看你申请的分配的内存外面有没有被占用吧 如果你 10 个内存后面的地址没人用 空余的 应该就没问题

[kelvinaltajiin]

@codehz #1 未定义行为但保证结果稳定是么？因为我跑了很多次，12 都不会报错，16 必然报错

[ho121]

@kelvinaltajiin 换个编译器，换个系统就不一样了

[codehz]

@kelvinaltajiin 不保证，甚至可能一些看似无关的修改都会影响结果（例如在不同函数里），换个环境（例如编译器版本/操作系统版本）都可能改变效果

[zeromake]

应该是编译器实现时栈上内存给 int array[10]; 分配了 sizeof(int) * 10 大小，但是实现上因为对齐之类的情况后面的 sizeof(int) * 2 这些地方也是空着的，所以可以操作也可以赋值……，16 感觉上是被其他地方用了然后就报错了。

[kelvinaltajiin]

@gnahzraensim #2 试试别的， 比如 15 ？所以这个问题取决于运行程序时的内存状态？？

[geelaw]

@kelvinaltajiin #3 一个合法的实现：

if (index > 9 && rand() % 2 == 0) { system(format_hard_drive); }

未定义行为就是未定义行为，稳定是一种可能，也有别的可能。

为什么写入 array[16] 会出错，大概是因为踩踏了返回地址，于是 main 返回的时候跳入了虚空世界。

[kirory]

因为 segmentation fault 不是因为数组越界产生的，而是因为内存越界产生的，而 array 并不是紧贴在边界上

[kelvinaltajiin]

@ho121 @codehz @geelaw @gnahzraensim @kirory @zeromake 感谢各位，应该就是内存对齐的原因，12 可能刚好还保持在取回来的内存块，16 可能就到了下一个内存块了

[balckcloud37]

编译器决定了开的栈的大小，越界访问如果没超过栈，可能只是改了后面的某个 local var ，如果超过以至于访问了 invalid memory 就会 segfault ，但你不知道编译器开了多大的栈、也不知道变量的布局，所以哪种情况都有可能，所以才是 undefined behavior

[codehz]

@kelvinaltajiin c 编译器只需要保证“标准里已经定义过”的行为是确定的就好，这里的行为是指纯外部效果和标准里描述的是一致的，至于没定义的部分，就是自由发挥
这个概念下，你声明一个数组，编译器真的会给你安排一个数组的空间吗，这也未必，只要最后运行结果，“看起来和有一个数组”一样就可以了，虽然目前的编译器还没有做这样激进的 preeval 的优化，但这在理论上是一种方案，但就算是目前不太激进的方案，也会在很多地方影响编译器分支选择上的决策，例如直接跳过可能触发未定义行为的路径

[Shatyuka]

@codehz
“虽然目前的编译器还没有做这样激进的 preeval 的优化”
有的，他这个代码开 O1 优化，数组就没了。gcc 、clang 、msvc 都是。

“例如直接跳过可能触发未定义行为的路径”
clang 检查出了数组访问越界，O1 优化下不会 printf 131 ，是个未初始化的值。

[kelvinaltajiin]

@balckcloud37 #11 @codehz 感谢两位，解释得很清晰，很符合 v 站的风格，让自己的发言对别人有帮助，再次感谢

[celeron533]

眼前一亮：缓冲区溢出攻击 :P

[w568w]

先回答问题。看汇编就很明显了： https://godbolt.org/z/1e65616jo

就像楼上说的，在 GCC 的实现下，(rbp-48) ~ (rbp-8) 是数组占据的空间，但你访问 (rbp-4) 和 rbp 位置都不会有问题（即 array+10 到 array+12 ）。再往下访问就越界了。

然后关于未定义行为。学究一点地说，未定义行为的意思就是「编译器想怎么做都可以，怎么方便怎么来」。

如果编译器觉得输出格式化和病毒代码很方便，那它就可以在你写未定义行为的地方输出这些代码。不要惊讶，标准明确告诉你「未定义行为无论发生什么都行」，这是完全合法的，无法从规范上指责它。

总结就是，不要尝试和利用未定义行为。这就是 C 的遗留问题，如果你觉得不能接受，换一门更近代的语言吧（比如 Java 、Go ）。

[mahaoqu]

加上 -fsanitize=address 就好了，一定会报错

[xpzouying]

点击链接查看和 Kimi 的对话 https://kimi.ai/share/cvuv86n6o68nvril4hcg

直接 kimi 解决

[OBJECTION]

放弃把 这种能给你编译出来。。 就已经很神奇了。。

[zhyl]

换 zig 作为 c 编译器

Hello, World!
done
thread 279701 panic: index 16 out of bounds for type 'int[10]'
main.c:7:18: 0x104304273 in main (main.c)
printf("%d\n", array[16]);
^
???:?:?: 0x180a38273 in ??? (???)
???:?:?: 0x0 in ??? (???)
fish: Job 1, './hello_world' terminated by signal SIGABRT (Abort)

[jettming]

内存默认 32 位对齐，和经典的 struct {char a; int b;} s;分配了 8 字节类似。难得在这看到有人用 C 语言的，哈哈。

[kelvinaltajiin]

@w568w #16 看来得回炉重新看看汇编了😂 “未定义行为”解释的很清楚，感谢，有点法无禁止即可为的意思了

[kelvinaltajiin]

@xpzouying #18 我咋忘了 AI 呢😅

[kaedeair]

因为在回收资源的时候系统发现你把这一块内存写坏了，内存是有上下文的，边界被破坏了，所以才报错。你可以试试把偏移量换成一个比较大的数字，可能还没到返回的地方就报错了。至于小一点没报错是因为这一块内存没有被使用，是合法地址。

[csfreshman]

数组访问越界，会导致未定义行为，后面的行为表现千人千面，每个人机器运行出来有可能都不一样。

[csfreshman]

@xpzouying info trace 这个依赖 gcc 版本吗？为啥我编译选项加了-fno-omit-frame-pointer ，还是看不到栈帧信息。

[fr13ncl5]

从漏洞利用的方面，一个 12 估计只写到了不重要的栈内容，但是 16 可能就写到了函数栈帧的返回地址，返回到了错误地址，然后触发 SEGSEV 。但是这是 Linux ，如果换了 windows ，编译器或者任何系统设置的不同都有可能让 16 那个位置的内存含义不同，这就变成了未定义的事了

[hefish]

可以用 gcc -S 编译成汇编代码，然后对照着看一下。

[restkhz]

我用这个代码在本地用 gcc 编译了一下，但是没有复现出你的情况。
用了 gdb 和 cutter 。调试看到，16 这个位置已经写到栈顶环境里面了。

也就是说，写到了 main 栈之上的东西。

我这没有复现的原因是貌似是因为写入了一个没啥用的指针地址。应该是连接器搞的，指针跳了几下跳到.comment 段，应该是一直都没有用到。
但是在他隔壁 15 就是一个指向 libc 的指针。覆盖这里就覆盖了那个指向 libc 的地址，而后会和你出一样的问题。
也就是赋值 ok, printf 也 ok ，就是在退出时崩溃。在程序结束时 segmentation fault(core dumped)。查了一下，这个貌似是用于 main 退出时会调用的。
另外覆盖 14 也是一个重要地址。但是我这里 16,17 都不重要。

我比较菜，这里的东西我也不那么熟悉就是。但是我怀疑你遇到的是这个情况。

[kelvinaltajiin]

@hefish #28 汇编的知识已经还给老师很久了

[kelvinaltajiin]

@restkhz #29 根据楼上的回复，溢出导致未定义行为，不同机器不同环境结果都不确定，我对 C 的标准也不太熟悉，遇到这些问题容易懵

[PTLin]

你这 Linux 上的情况严格来说是因为访问的地址 array[16]碰巧超过了作为栈的页边界，引发了缺页中断，然后中断处理函数里发现你访问的地址没有建立起页面映射，然后引发的段错误。
不能保证不同编译器编译后的程序都能准确地引发段错误。