最短的崩溃程序(C语言版)

jopen 11年前

  想写个崩溃的C语言小程序,看起来是个奇怪的主意,不过在我曾经教过的一门实验课上,这是作业之一!实际上,这是一件非常有教学意义的事情。

  通常学生们要么尝试反向引用一个非法地址,要么就是除 0. 除 0 会引发 SIGFPE 信号(浮点异常)。这里有一个小例子程序,使用除零方法来使之崩溃:

int main ()  {      return 1/0;  }

  我们也可以删掉 return 关键字,但是当我这么做的时候 gcc 不会为这些语句生成可执行代码,即便优化选项被 disable 掉了。我们还可以通过把上面的语句改成赋值语句,使上面的代码改变一些特征:

i;int main ()  {      i=1/0;  }

  注意我声明了一个没有类型的i。这样的代码在 C89 标准里是有效的,因为所有的声明都有隐形的缺省类型 int。在 C99 和其他一些C标准里这是一个错误。假定我们写的是 C89 代码,那么我们甚至可以使用隐形 int 来声明 main 函数:

i;  main ()  {      i=1/0;  }

  那是相当短的代码了 — 如果我们不把用于缩进的空格计算进来,只有 16 个字符。然而,我们还可以做得更好!

  当C程序在编译的时候,编译器会产生一个或更多对象文件,文件里有对于用到的库和全程对象(函数和变量)的符号索引。然后这些对象文件会被进行链接,这时符号索引被地址所代替,就产生了一个可执行文件。

  编译器在一个对象文件里提供了一个调用 main 函数的入口点。调用 main 函数意味着我们试图执行在存储在 main 函数链接的位置所对应地址里的指令。

  有趣的是,链接器对于不同对象的类型是没有概念的,它只知道它们的地址。所以,如果我们用一个常规的全程变量替换 main 函数,编译器会高兴地 build 对象文件,因为它不关心对象 main 的类型是什么;链接器也会高兴地链接它,因为它只关心 main 函数对应的地址。

  所以,考虑这个C程序:

int main=0;

  这个程序会编译成一个可执行文件,它会试图调用地址0,而 0 并不是我们能够访问的地址,这样我们会得到 SIGSEGV 信号(分段错误)。

  更正:我前面关于这个程序崩溃的原因分析是错的。这个程序会试图按函数方式去执行 main,而这样不会奏效,因为编译器把它放到了不可执行的数据段。所以变量 main 初始化为什么值都无所谓了。(感谢 Zack 的纠正)

  现在我们已经非常接近最小的崩溃的C程序了。我们可以利用这个技巧,配合隐形 int 类型,来把它进一步缩短。

main=0;

  还有,C里的全局变量都会隐形地初始化为0,所以上面的代码就等同于:

main;

  好了,现在我们得到了最短的崩溃的C程序!

  补充:

  Hacker News 用户 femto 指出,编译和链接一个空文件也是可能的。我没有发布这个是因为 gcc 会拒绝编译和链接这样的程序,它会要求分开编译和链接的过程。

  另外,要是我们再学究一点,我应该指出我这里的“全局”变量意思是说“静态”变量。