C-为什么更改小数的阵列尺寸值操纵字节

Question

这是来自计算机系统的CMU课程。在以下示例中：

 typedef struct { 
  int a[2]; 
  double d; } struct_t; 
double fun(int i) { 
volatile struct_t s;
  s.d = 3.14; 
  s.a[i] = 1073741824; /* Possibly out of bounds */ 
  return s.d; } 

fun(0)  ➙ 3.14 
fun(1)  ➙ 3.14 
fun(2)  ➙ 3.1399998664856 
fun(3)  ➙ 2.00000061035156 
fun(4)  ➙ 3.14 
fun(6)  ➙ Segmentation fault 

教授解释说，访问乐趣（2）操纵double d的字节。但是，我没有得到：（a）为什么要操纵双重字节启动 fun(2)，（b）每个字节如何处理每个字节都与诸如 fun(2) ➙ 3.1399998664856， fun(3) ➙ 2.00000061035156等的值相关，直到 fun(6)，以及（c）为什么它准确地达到关键状态fun (6)？有关我的问题的更多参考，请参见此处的第8和9号幻灯片。此外，关于幻灯片的说明图我不理解。感谢您是否可以花一些时间来解释。

Answer 1

幻灯片9上的图表示fun调用中的本地内存。每一行代表4个字节（从右至左列出），并且随着您下降时的内存地址减小。如果要列出地址0、1、2，...以这种格式，它看起来像这样：

|...
+--+--+--+--+
|11|10| 9| 8|
+--+--+--+--+
| 7| 6| 5| 4|
+--+--+--+--+
| 3| 2| 1| 0|
+--+--+--+--+

幻灯片9上的图显示了如何在内存中布置s（类型struct_t的变量）。该系统使用4字节int s和8字节double s。因此，s.a[0]占据4个字节（图中的第0行），s.a[1]另一个4（第1行）和s.d 8字节（第2和3行）。

函数访问s.a[i]。编译器将其变成代码，该代码采用s.a的起始地址，并将i*4字节添加到其到达所选元素。在图中，这对应于从第0行开始，然后进行i行。只要i实际上是数组中的有效索引（示例：0或1，因为a只有2个元素）。

但是，如果i更大，则代码最终将访问内存的其他部分。s.a[2]（图中的第2行）是指s.d的一部分的内存，因此覆盖它会损坏存储在此处的值（s.a[3]相同）。确切的结果值取决于所使用的浮点格式的内部（可能是IEEE 754）。（我对此不熟悉，所以我不知道这些部分是如何解释为获得3.1399998664856的。）

s.a[4]显然并不重要，因为覆盖它没有任何明显的效果。但是覆盖s.a[6]崩溃了，表明我们摧毁了重要的东西。那可能是返回地址，即告诉fun的保存位置，该地址在完成后跳到哪里。通过覆盖它，我们使fun跳到无效的内存。

要确认这一点（并找出为什么要特别破坏事物的索引6），您必须查看编译器生成的代码。没有一般答案，因为它取决于所讨论的编译器，优化级别，其运行的系统等等。

但是，很常见的是，在C中向本地数组的界限写入界限会在某个时候破坏返回地址。这是因为编译器几乎普遍实现函数调用和局部（"自动"）通过堆栈存储，因此包含本地变量并将返回地址交互。