[C语言]leetcode坑爹的二维数组问题导致heap-buffer-overflow记录

导致heap-buffer-overflow的原因

1. 数组越界

网上搜到的很多结果反馈是数组越界导致，而如果数组真的越界，也确实会报这个错，这很正常。因为leetcode使用了AddressSanitizer。

关于Sanitizer，我也只是网上找了一些文章稍微了解了一下其功能。记录一些自己找的关于Sanitizer的资料连接。
github上的sanitizers项目，读项目的原始文档应该最容易理解项目
Sanitizers简介

2. 二维数组的使用导致的问题

这个问题是在做leetcode上的这个题出现的：
1139. 最大的以 1 为边界的正方形

给你一个由若干 0 和 1 组成的二维网格 grid，请你找出边界全部由 1 组成的最大 正方形 子网格，
并返回该子网格中的元素数量。如果不存在，则返回 0。

示例 1：
输入：grid = [[1,1,1],[1,0,1],[1,1,1]]
输出：9

示例 2：
输入：grid = [[1,1,0,0]]
输出：1

提示：
1 <= grid.length <= 100
1 <= grid[0].length <= 100
grid[i][j] 为 0 或 1

来源：力扣（LeetCode）
链接：https://leetcode.cn/problems/largest-1-bordered-square
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提供的函数原型长这样

/* 参数说明：假设传过来的是一个arr[5][4]的数组
 * @grid: 二维数组的地址。我觉得用C语言里面准确的描述应该是：指向二维数组的指针
 * @gridSize: 二维数组的行大小，按照上面的例子，传过来的就是5
 * @gridColSize：指向二维数组的列大小的指针，至于为什么要传指针我也不清楚，反正 *gridColSize = 4.
 */
int largest1BorderedSquare(int** grid, int gridSize, int* gridColSize);

正常来说，C语言函数调用的时候传递的无论是几维度数组的地址，都会退化成指针，也就是说，下面代码中调用largest1BorderedSquare函数传递过去的arr，对于largest1BorderedSquare函数来说，arr就是个指针，至于到底是个指向几维数组的指针是不知道的。

int main(void)
{
	//int arr[5][4] = {{0,1,0,0},{1,1,1,1}, {1,0,1,1}, {1,1,1,1}, {1,1,1,1}};
	int arr[][3] = {{1,1,1}, {1,0,1}, {1,1,1}};
	int ret;
	int col = sizeof(arr[0]) / sizeof(arr[0][0]);
	ret = largest1BorderedSquare(arr, sizeof(arr)/sizeof(arr[0]), &col);
	printf("ret = %d\n",ret);
	return 0;
}

所以如果想在largest1BorderedSquare中用访问数组的方式（arr[x][y]）来访问数组数据，需要将传过来的指针做转换：int (*g)[*gridColSize] = (void *)grid;// 后面代码可以用g[x][y]的方式访问数据

int largest1BorderedSquare(int** grid, int gridSize, int* gridColSize){
	int (*g)[*gridColSize] = (void *)grid;// 后面代码可以用g[x][y]的方式访问数据
	...
}

因为在leetcode上不好调试代码，所以我是在虚拟机的linux系统上调试代码，调好了在上传leetcode，所以写的代码全部都是用的上面那种指针做了转换的方式用，在linux系统上执行完全没问题。

但是！但是！但是！
代码上传leetcode去执行代码，就报错。报错如下。

无语的debug过程

1. 调试代码，无果

最开始我还以为是代码写的不严谨导致有些地方数组越界了。但是代码调试了很久，将执行过程中所有数组下标都打印出来看，没有发现有数组越界。所以哪怕是代码有问题，也不是数组越界导致。那到底是什么问题呢？

2. 分析报错信息

这里我就开始分析leetcode的报错信息了。
ps:我的测试用例是int arr[][3] = {{1,1,1}, {1,0,1}, {1,1,1}};这个对于分析问题有用

=================================================================
==42==ERROR: AddressSanitizer: heap-buffer-overflow on address 0x603000000028 at pc 0x557d8183caee bp 0x7ffd27656310 sp 0x7ffd27656300
READ of size 4 at 0x603000000028 thread T0
    #4 0x7fd34c4a4082 in __libc_start_main (/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6+0x24082)
0x603000000028 is located 0 bytes to the right of 24-byte region [0x603000000010,0x603000000028)
allocated by thread T0 here:
    #0 0x7fd34d0ec808 in __interceptor_malloc ../../../../src/libsanitizer/asan/asan_malloc_linux.cc:144
    #3 0x7fd34c4a4082 in __libc_start_main (/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6+0x24082)
Shadow bytes around the buggy address:
  0x0c067fff7fb0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
  0x0c067fff7fc0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
  0x0c067fff7fd0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
  ...

上面的报错信息意思是：从地址0x603000000028处读取4字节导致堆溢出，应该就是数组越界。
下面有这样一句

0x603000000028 is located 0 bytes to the right of 24-byte region [0x603000000010,0x603000000028)

我的理解是，有一片24字节的内存[0x603000000010,0x603000000028)，所以从地址0x603000000028处读取4字节超出的这片内存，导致溢出。
报错说读取4字节，加上代码中基本都是用的是int类型，所以猜测那一片24字节的内存里面应该是存的int类型，那么就是存了6个int。
6个int？？这是什么东西？传来的是个int的3X3的二维数组，如果一片内存存3个int就是数组的一行，9个int就是整个二维数组，6个是个什么东西？
访问的是第7个int数据时候报错。
不管了，先假设就是传过来的完整二维数组，访问一下第7个数据试试。
屏蔽所有逻辑代码，增加如下代码测试：

int tmp = g[2][0];  // 读第7个数据试试

结果： 没报错！它没报错！
难道猜错了？没道理啊，再试试。
测试代码修改成：

int tmp = g[2][0];  // 读第7个数据试试
if(tmp){
    printf("tmp = %d\n", tmp);
}
else{
    printf("tmp = %d\n", tmp);
}

然后就： 报错了！它报错了！
喵了个咪的：编译器优化是吧，只是将数据读取到tmp，但是后面tmp完全不用，编译器就给我优化掉了是吧。加了个打印，要用到tmp里面的数据，才真的会执行int tmp = g[2][0];是吧。我TM…

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至此可以确定问题在g[2][0]这里了。

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但是，3X3的二维数组，我tm访问g[2][0]，越的哪门子界？3X3的int给6个int的内存大小又是什么个意思？

没有思路，我就随便试试用函数里面传来的原本的参数int** grid来访问试试。
测试代码改成：

printf("grid[2][0] = %d\n", grid[2][0]);

结果： 没报错！它没报错！我TM…

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然后我去掉所有指针转换的地方，直接用grid，然后就： 通过了…

结论

leetcode里面的多维数组，通过函数传递过来的，不用转换，直接用。

为什么能直接用

至于为什么。看看下面测试代码。
传过来的grid根本就不是二维数组的首地址，而是一个int * arr[line]的一维数组的地址。
更准确点，假如是个arr[5][3]，那么传过来的是int (* arr[5])[3] 的首地址。。。

我TM！！！！！！！！！！！！！

言尽于此。
相信懂的看下面测试结果就能懂了。
不懂的，emmm，应该是数组、指针和多级指针还不熟吧。

// 测试代码：
{
    printf("sizeof(int) = %#x\n", sizeof(int));
    printf("sizeof(int *) = %#x\n", sizeof(int *));
    printf("sizeof(int **) = %#x\n", sizeof(int **));    
    printf("&grid[0][0] = %#x, grid[0] = %#x, &grid[0] = %#x\n", &grid[0][0], grid[0], &grid[0]);
    printf("&grid[0][1] = %#x\n", &grid[0][1]);
    printf("&grid[0][2] = %#x\n", &grid[0][2]);
    printf("&grid[1][0] = %#x, grid[1] = %#x, &grid[1] = %#x\n", &grid[1][0], grid[1], &grid[1]);
    printf("&grid[2][0] = %#x, grid[2] = %#x, &grid[2] = %#x\n", &grid[2][0], grid[2], &grid[2]);
}

// 测试结果：
sizeof(int) = 0x4
sizeof(int *) = 0x8
sizeof(int **) = 0x8
&grid[0][0] = 0x30, grid[0] = 0x30, &grid[0] = 0x10
&grid[0][1] = 0x34
&grid[0][2] = 0x38
&grid[1][0] = 0x50, grid[1] = 0x50, &grid[1] = 0x18
&grid[2][0] = 0x70, grid[2] = 0x70, &grid[2] = 0x20