C语言中危险函数

在 C 语言中，有一些函数因为存在缓冲区溢出、格式字符串漏洞等问题，被认为是“危险函数”。这些函数通常不能有效地检查输入的长度或数据，容易导致程序崩溃、内存泄漏或安全漏洞。常见的危险函数有：

1. gets()

gets() 函数用于从标准输入读取字符串，但它没有限制输入的长度。这就导致了缓冲区溢出问题。如果用户输入的字符串超出了缓冲区的大小，程序会覆盖其他内存区域，可能导致未定义行为或攻击者执行恶意代码。

替代函数：fgets()，它允许指定读取的最大字符数，从而防止溢出。

2. scanf()

scanf() 在读取用户输入时，如果没有正确指定格式控制符的长度限制，也有可能导致缓冲区溢出。例如，scanf("%s", buffer) 会继续读取直到遇到空白字符，而不检查 buffer 的大小。

替代方法：使用限定输入大小的格式，如 scanf("%99s", buffer)，或者使用 fgets() 等安全输入函数。

3. strcpy() 和 strcat()

strcpy() 和 strcat() 分别用于字符串拷贝和连接操作，但它们不会检查目标缓冲区的大小，容易造成缓冲区溢出，尤其是当输入的字符串长度超过目标数组的容量时。

替代函数：

• strncpy()：限制拷贝的字符数（但仍需小心，确保目标数组有足够的空间）。
• strncat()：限制连接的字符数。
• 推荐使用 snprintf() 或 strlcpy()（某些库提供）。

4. sprintf() 和 vsprintf()

printf() 系列的函数在输出到字符数组时，如果没有检查目标数组的大小，也可能导致缓冲区溢出，特别是当格式字符串非常复杂或者输入数据太大时。

替代函数：

• snprintf()：可以指定最大输出长度，避免溢出。
• vsnprintf()：用于格式化可变参数的版本。

5. memcpy() 和 memmove()

这两个函数用于内存拷贝操作，但它们不会检查目标缓冲区的大小，使用时很容易引发缓冲区溢出问题。尤其在拷贝的长度不确定时，使用不当会导致内存破坏。

替代方法：如果长度已知，确保不会超过目标缓冲区大小；否则使用带有边界检查的函数，如 memcpy_s()（在某些平台上可用）。

6. strtok()

strtok() 用于字符串分割，但它会直接修改原始字符串，并返回指向分割后的子字符串的指针。这种操作可能破坏原始数据，也容易出现内存泄漏或访问非法内存。

替代方法：使用 strtok_r()，它是线程安全的。

7. alloca()

alloca() 函数分配内存，并且分配的内存是在栈上，而不是堆上。虽然它的作用和 malloc() 类似，但因为栈空间有限，使用不当可能会导致栈溢出。此外，它没有 free() 函数释放内存，导致内存泄漏。

替代方法：尽量避免使用 alloca()，可以使用 malloc() 配合 free() 来管理堆内存。

8. system()

system() 函数用于执行系统命令，它会把字符串传递给操作系统的命令行解释器。在接受用户输入时，恶意用户可能通过构造特定的命令，执行系统命令，从而导致安全漏洞。

替代方法：避免直接使用 system()，可以使用更安全的替代方法，如 exec() 系列函数，或者通过更安全的方式调用外部程序。

9. vprintf() 和 vfprintf()

这些函数用于格式化输出，但如果格式化字符串不可靠（比如由用户提供），可能会导致格式字符串攻击。例如，攻击者通过控制格式字符串，可以导致程序泄露内存内容或执行任意代码。

替代方法：使用参数校验，确保格式字符串是固定的，或者使用 snprintf() 等安全函数。

10. longjmp() 和 setjmp()

setjmp() 和 longjmp() 用于在程序中实现非局部跳转（类似异常处理机制）。虽然它们本身并不直接导致缓冲区溢出或内存泄漏，但它们的使用可能会绕过正常的资源清理流程（如栈上的变量销毁），因此，如果使用不当，可能会导致资源泄露或程序状态不一致。

建议：尽量避免在代码中滥用 setjmp() 和 longjmp()，并确保它们仅用于明确的控制流，避免跳过栈帧中重要的资源释放操作。

11. rand() 和 srand()

虽然 rand() 和 srand() 本身不会引发安全漏洞，但它们的伪随机性较差，生成的随机数序列很容易被预测。在密码学相关应用中，使用 rand() 生成的随机数不适合用于加密或安全相关的操作，因为它们不够随机，容易被攻击者预测。

替代方法：对于安全敏感的应用，应该使用更为安全的随机数生成方法，例如 random() 或 arc4random()，或者在现代系统中使用 openssl 库提供的高质量随机数生成函数。

12. tmpnam() 和 tempnam()

tmpnam() 和 tempnam() 用于生成临时文件名，但它们有可能导致竞争条件（TOCTOU，时间一环条件）漏洞。尤其是在多线程环境或多个进程并发执行时，可能会导致文件被其他进程提前创建，从而被攻击者利用。

替代方法：使用更安全的 mkstemp() 或 tmpfile()，这些函数会创建并返回一个临时文件，并且具备更好的安全性。

13. strchr() 和 strrchr()

strchr() 和 strrchr() 分别用于查找字符串中第一次和最后一次出现指定字符的位置。它们本身不是不安全的，但如果传入一个没有 \0 结尾的字符串，可能会导致越界访问。由于 C 语言字符串是基于空字符终止的，错误的字符串输入可能导致无法预料的行为。

建议：确保传入给 strchr() 和 strrchr() 的字符串是合法的以避免访问非法内存。

14. setvbuf() 和 setbuf()

setvbuf() 和 setbuf() 用于设置文件流的缓冲区大小和类型，但如果不小心使用，可能会导致缓冲区溢出或错误的缓冲区处理。例如，如果你没有足够的内存或缓冲区空间，可能会出现崩溃或资源泄漏。

建议：使用时小心指定合适的缓冲区大小，确保程序稳定。

15. sscanf()

sscanf() 是一种从字符串中读取格式化数据的函数，虽然它功能强大，但也很容易出错。没有正确限制输入的长度或格式时，sscanf() 可能会导致缓冲区溢出、内存泄漏或其他问题。

建议：使用时确保格式字符串正确，且传入的缓冲区有足够的空间。

16. vfork()

vfork() 用于创建新进程，与 fork() 类似，但它的行为不同，通常会导致父进程被暂停，直到子进程执行完毕。因为 vfork() 可能改变进程的状态，容易引发竞态条件或不一致的资源状态，从而导致难以调试的错误。

建议：在不需要特殊优化的情况下，尽量避免使用 vfork()，改用 fork()，并且确保正确管理资源。

17. strtol()、strtoul()

虽然这些函数用于将字符串转换为长整型或无符号长整型，但如果输入字符串不符合预期格式，可能会导致未定义的行为，尤其是在字符串超出整数范围或包含非数字字符时。

建议：使用时确保输入字符串的格式正确，并检查转换后的返回值和错误码。

18. gethostbyname() 和 gethostbyaddr()

这些函数用于 DNS 查询，但它们已经被标记为过时（deprecated），并且存在潜在的安全风险，例如缓冲区溢出，尤其是在一些老旧的代码库中。

替代方法：使用 getaddrinfo()，这是一个更现代、更安全的替代方案。

19. fseek() 和 ftell()

虽然 fseek() 和 ftell() 本身不是危险的函数，但在某些情况下，它们可能会导致对文件指针的错误操作，导致程序崩溃或不一致的文件状态。例如，在文件打开模式不正确时，可能会导致未定义的行为。

总结

以上这些“危险函数”通常是因为缺乏足够的输入验证或边界检查，在处理数据时容易引发缓冲区溢出、格式字符串漏洞等问题。现代编程推荐使用更安全的替代函数，如 fgets()、snprintf()、strncpy() 等，来确保程序的健壮性和安全性。此外，始终注意进行输入验证，避免直接信任用户输入，减少安全漏洞的风险。