C言語入門｜メモリ範囲外アクセスの恐怖

ここまでで、配列・ポインタ・添え字の正体が見えてきましたね。
「[] はただのメモリアクセス」「ポインタ演算で自由に番地を動かせる」。

……と聞くと、ちょっとワクワクしませんか？

でもその自由さには、とんでもなく重い代償がついてきます。
それが メモリ範囲外アクセス、いわゆる オーバーラン です。

C言語は、
危ないことができる → でも止めてはくれない
という、プロ向けの性格をしています。

添え字はただのアドレス計算だった

すでに学んだとおり、添え字は安全装置ではありません。

array[i]

は実際には、

*(array + i)

として評価されます。

つまり、

i が大きすぎても
i がマイナスでも

C言語は何も文句を言いません。

オーバーランとは何か

オーバーランの定義

本来割り当てられていないメモリ領域に
読み書きしてしまうこと

これが起きると、

他の変数を書き壊す。
実行制御情報を書き壊す。
セキュリティ情報を漏らす。

といった、非常に危険な事態につながります。

メモリ配置を具体的に見てみよう

次のような変数が、たまたま連続して配置されていると仮定します。

int age;
int items[5];
char secret[16];

前提

1セル＝1バイト
int型＝4バイト

メモリ配置イメージ（例）

危険なコード例（オーバーラン）

プロジェクト名：10-6-1　ソースファイル名： sample10-6-1.c

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    int age = 25;
    int items[5] = {1, 2, 3, 4, 5};
    char secret[32] = "HELLO";

    items[-1] = 999;
    items[6] = 888;

    printf("age=%d\n", age);
    printf("secret=%s\n", secret);

    return 0;
}

次のコードを見てください。

実行結果（例）

age=999
secret=�ELLO

※ 環境によって結果は変わります
※ 正常に見えることもあります（それが一番怖い）

何が起きているのか

items[-1] の正体

式	実際の意味
items[-1]	*(items - 1)

これは、

items の先頭アドレスから
int 1個分（4バイト）前

つまり age の領域を書き換えています。

items[6] の正体

式	実際の意味
items[6]	*(items + 6)

これは、

配列の範囲を超えて
secret の一部を書き換える

という、非常に危険な操作です。

なぜエラーにならないのか

ここがC言語の最大の特徴です。

添え字の範囲チェックをしない。
実行時にも止めない。
コンパイル時にも警告しないことが多い。

つまり、

壊れているのに動いてしまう

という、最悪の状態が普通に起こります。

オーバーランが引き起こす本当の恐怖

オーバーランは、単なるバグでは終わりません。

プログラムの暴走
強制終了
OSの重要情報の破壊
パスワードや秘密情報の漏えい

実際、過去の多くの脆弱性は
バッファオーバーラン が原因でした。

C言語プログラマが守るべき鉄則

オーバーランを常に警戒する

配列サイズを必ず意識する。
添え字の上限・下限を自分で管理する。
「たまたま動いた」を信用しない。

C言語は、

自由を与える代わりに、責任をすべて押し付ける言語

です。

ハッカーという言葉について少しだけ

ちなみに、

ハッカー＝技術を極めた人
クラッカー＝悪意ある攻撃者

が本来の意味です。

C言語を深く理解している人は、
善にも悪にもなれる力を持ちます。

だからこそ、
正しく、慎重に、使いこなす必要があるのです。