GCC编译C语言缓冲区溢出测试代码未触发段错误原因咨询

在Numberphile频道的缓冲区溢出相关视频中了解到缓冲区溢出的实现方式后，我尝试自行复现。编写的测试代码如下，除buffer数组大小外和视频示例完全一致，但输入长度大于buffer大小的字符串时，并没有像视频演示那样触发段错误，想知道具体原因。已知编译器是影响结果的关键因素，我当前使用的编译器为GCC。

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char** argv){
    char buffer[50];
    strcpy(buffer, argv[1]);
    
    return 0;
}

复现失败的核心原因是现代GCC默认开启了多层栈安全防护，和视频里用的无任何防护的老旧32位编译环境行为差异极大，具体影响点如下：

• 栈空间对齐预留：GCC为了适配SIMD指令的内存对齐要求，不会严格按你声明的char buffer[50]刚好分配50字节栈空间，会默认向上对齐到16字节整数倍，实际给buffer预留的栈空间有64字节。只要输入的字符串长度没超过预留空间+栈帧保存的寄存器值长度，根本碰不到栈上的返回地址，自然不会触发内存访问违规。
• 栈金丝雀（Stack Canary）保护：GCC默认编译时会在栈帧返回地址前插一个随机生成的校验值，缓冲区溢出要覆盖返回地址必然先篡改这个校验值，函数返回前校验失败会直接终止程序，根本走不到跳转非法地址触发段错误的流程。
• FORTIFY_SOURCE安全检查：默认编译优化等级下，GCC会联动glibc对strcpy这类危险字符串函数做边界检查，如果检测到拷贝长度超过编译期可确定的缓冲区大小，会直接终止程序，不会执行无边界的内存拷贝。
• 架构差异：视频演示用的是32位系统，栈帧结构简单，返回地址只占4字节，溢出少量字节就能覆盖；现在主流是64位系统，栈帧有更多预留空间，需要输入更长的字符串才能碰到返回地址。

复现视频效果的编译方法 #

要得到和视频完全一致的运行结果，需要手动关闭GCC所有默认安全防护，指定32位编译模式，编译命令如下：

gcc -m32 -fno-stack-protector -D_FORTIFY_SOURCE=0 -O0 test.c -o vuln

各参数作用：

• -m32：生成32位x86程序，栈帧布局和视频中的老旧环境一致
• -fno-stack-protector：关闭栈金丝雀校验机制
• -D_FORTIFY_SOURCE=0：关闭glibc对字符串操作函数的运行时边界检查，让strcpy执行无边界拷贝
• -O0：关闭所有编译优化，避免编译器调整栈布局或者直接优化掉buffer变量

注意：就算关完所有保护，也不是输入超过50字节就立刻报错。32位栈帧里，buffer往上先存着4字节的旧ebp寄存器值，再往上才是4字节的返回地址，至少要输入58字节以上的字符串才能覆盖到返回地址；输入长度不够的话只会覆盖未使用的栈预留空间，程序会正常退出，没有任何异常提示。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mattia Suffredini