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Pwn 基础之C/C++（四）：数组、字符串与字节序

本篇目标：理解连续内存、数组与指针的关系、C 字符串及大小端序。

预计阅读时间：20～25 分钟。

1. 一维数组 

int numbers[4] = {10, 20, 30, 40};

数组包含固定数量的同类型对象，并通常连续排列：

numbers[0]  numbers[1]  numbers[2]  numbers[3]
    10          20          30          40

下标从 0 开始：

printf("%d\n", numbers[0]);
printf("%d\n", numbers[3]);

2. 计算数组长度 

size_t count = sizeof(numbers) / sizeof(numbers[0]);
  • sizeof(numbers) 是整个数组的字节数；
  • sizeof(numbers[0]) 是一个元素的字节数。

这种方法只适用于当前表达式中仍是真正数组的情况。

3. 数组与指针的关系

在许多表达式中，数组名会转换为首元素指针：

int *pointer = numbers;

此时：

numbers[2]

等价于：

*(numbers + 2)

但是数组和指针不是同一种对象：

sizeof(numbers); // 整个数组大小
sizeof(pointer); // 指针变量大小

4. 数组作为参数 

void print_array(const int values[], size_t count)
{
    for (size_t i = 0; i < count; i++) {
        printf("%d\n", values[i]);
    }
}

参数中的 int values[] 会被调整为 int *values，函数无法仅靠它恢复原数组长度，所以需要单独传入 count。

5. 二维数组 

int matrix[2][3] = {
    {1, 2, 3},
    {4, 5, 6}
};

内存中通常按行连续存储：

1 2 3 4 5 6

传入函数时需要让编译器知道后续维度：

void print_matrix(int matrix[][3], size_t rows)
{
    for (size_t i = 0; i < rows; i++) {
        for (size_t j = 0; j < 3; j++) {
            printf("%d ", matrix[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
}

6. C 字符串的本质

C 字符串是以空字符 \0 结尾的字符数组：

char text[] = "hello";

实际内容为：

'h' 'e' 'l' 'l' 'o' '\0'

十六进制表示：

68 65 6c 6c 6f 00

字符串有 5 个可见字符，但数组需要 6 个字节。

7. \0 与字符 0 

'\0' = 0x00
'0'  = 0x30

前者是字符串结束标志，后者是可见字符零。

8. 字符数组与字符串字面量 

char text[] = "hello";
text[0] = 'H';

这里创建了可修改数组。

const char *text = "hello";

这里让指针指向字符串字面量，不应尝试修改字面量内容。

9. 常用字符串与内存函数

需要：

#include <string.h>

strlen 

size_t length = strlen("hello"); // 5

不计算结尾 \0。

strcmp 

if (strcmp(left, right) == 0) {
    printf("equal\n");
}

left == right 通常比较地址，而不是字符串内容。

memcpy 

memcpy(destination, source, count);

按指定字节数复制。

memcmp 

memcmp(left, right, count);

按指定字节数比较。

memset 

memset(buffer, 0, sizeof(buffer));

按字节设置。下面不会把每个 int 设置为数值 1：

int values[4];
memset(values, 1, sizeof(values));

它会把每个字节设置成 0x01。

10. 字符串与原始字节 

char text[] = "ABC";

是以 \0 结尾的字符串。

unsigned char data[] = {0x41, 0x00, 0x42, 0xff};

是原始字节数组，不一定能作为字符串处理。处理二进制数据时应同时保存地址和长度。

11. 大小端序

假设：

uint32_t value = 0x12345678;

在常见 x86-64 小端环境中，内存顺序是：

78 56 34 12

低有效字节放在低地址。

大端序则是：

12 34 56 78

逐字节验证：

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

int main(void)
{
    uint32_t value = 0x12345678;
    unsigned char *bytes = (unsigned char *)&value;

    for (size_t i = 0; i < sizeof(value); i++) {
        printf("%02x ", bytes[i]);
    }

    printf("\n");
    return 0;
}

字节序描述的是多字节数据在内存中的排列，而不是数值打印时的书写顺序。

本篇练习

  1. 使用下标和指针两种方式遍历数组。
  2. 手写 string_length 计算字符串长度。
  3. 手写字符串比较函数。
  4. 逐字节打印 0x12345678。
  5. 比较字符数组、字符串字面量指针及其 sizeof。

本篇小结

  • 数组保存连续的同类型对象；
  • 数组名会在很多表达式中转换成首元素指针；
  • 数组与指针并不完全相同；
  • C 字符串以 \0 结尾；
  • 原始字节不等于字符串；
  • x86-64 通常使用小端序。

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