哈喽，各位好！今天咱们来聊聊C++安全编码中那些让人头疼，却又不得不面对的坑：缓冲区溢出、整数溢出和格式化字符串漏洞。别担心，咱们不搞枯燥的理论，争取用最“接地气”的方式，结合代码示例，把这些安全问题扒个底朝天。 一、缓冲区溢出：一个不小心就“越界”的故事 缓冲区溢出，顾名思义，就是往一块内存区域里塞入超过它容量的数据，导致数据“溢出”到相邻的内存区域。这就像往一个只能装10个苹果的篮子里硬塞15个，结果苹果散落一地，搞不好还会砸到旁边的人。在C++里，这“散落一地”的数据可能会覆盖其他变量，甚至修改程序的返回地址，导致程序崩溃，或者更糟糕，被黑客利用执行恶意代码。 1. 缓冲区溢出的常见场景 strcpy、strcat等不安全的字符串处理函数: 这些函数不会检查目标缓冲区的大小，盲目地复制或追加字符串，容易造成溢出。 char buffer[10]; char long_string[] = “This is a very long string exceeding the buffer size”; strcpy(buffer, long_string); // 缓冲区溢出！ ge …
C++ `__builtin_trap()` / `__debugbreak()`：手动触发程序中断以调试
哈喽，各位好！今天咱们聊聊C++里两个挺有意思的小家伙：__builtin_trap() 和 __debugbreak()。 它们就像程序里的“紧急停止”按钮，或者更像那种“你瞅啥？”的眼神，能立马把程序的注意力拉到你这边来，方便你进行调试。 1. 啥是__builtin_trap() 和 __debugbreak()？ 简单来说，这两个东西的作用就是：让程序崩溃，但是以一种可控的方式崩溃。 听起来有点矛盾？ 别急，往下看。 __builtin_trap(): 这是一个GCC和Clang提供的内建函数。 它的作用是直接触发一个陷阱指令。 陷阱指令是啥？ 你可以把它想象成一个预先设定好的“坑”，程序走到这里就会掉进去，然后操作系统会接管，告诉你：“哎呀，出问题了！”。 具体的表现形式通常是程序崩溃，并产生一个信号（比如SIGTRAP）。 __debugbreak(): 这个东西在不同的编译器和平台上实现方式略有不同，但效果类似。在Visual Studio和Windows上，它通常会被编译成一个int 3指令。 这个指令的作用也类似，会触发一个中断，将控制权交给调试器（如果正在运行调试器 …
C++ `SEH` (Structured Exception Handling)：Windows 平台特有的异常处理机制
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊C++在Windows平台下的一个“老朋友”——SEH，也就是Structured Exception Handling，结构化异常处理。这玩意儿虽然名字听起来挺高大上，但其实没那么神秘，掌握了它，能让你在Windows上写出更健壮、更稳定的程序。 一、啥是SEH？为啥要有它？ SEH，简单来说，就是Windows操作系统提供的一种异常处理机制。它跟C++标准的try…catch有点像，但又不太一样。主要区别在于： 适用范围： try…catch主要处理C++的异常对象（通过throw抛出的异常），而SEH则能捕获所有类型的异常，包括硬件异常（比如除零错误、非法内存访问）和软件异常（比如程序自己RaiseException）。 平台依赖性： try…catch是C++标准的一部分，跨平台兼容性好。SEH是Windows特有的，只能在Windows上用。 底层实现： try…catch依赖于C++的异常处理机制，而SEH则直接和Windows内核交互，更底层。 那为啥Windows要搞这么一套SEH呢？原因也很简单： 兼容性： Windows系 …
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C++ Core Dump (核心转储) 分析：GDB / LLDB 事后调试崩溃
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊C++程序崩溃后，如何利用Core Dump（核心转储）进行事后诸葛亮式的调试。别害怕，这听起来很高大上，但实际上，只要你掌握了几个关键技巧，就能像福尔摩斯一样，从崩溃的现场还原真相。 一、什么是Core Dump？ 想象一下，你的C++程序正欢快地运行着，突然，它像一个喝醉的程序员一样，一头栽倒在地，停止了工作。更糟糕的是，它什么都没留下，让你完全摸不着头脑。Core Dump就像是程序临死前留下的一份“遗书”，它记录了程序崩溃时的内存状态、寄存器信息、堆栈信息等等。 简单来说，Core Dump就是程序在崩溃瞬间，将内存中的数据完整地保存到一个文件中。这个文件包含了程序运行时的全部信息，可以帮助我们分析崩溃的原因。 二、Core Dump的生成与配置 在开始分析之前，我们首先要确保系统能够生成Core Dump文件。默认情况下，有些系统可能禁用了Core Dump的生成，我们需要手动开启它。 Linux系统: 使用ulimit -c命令可以查看当前Core Dump文件的大小限制。如果显示为0，表示Core Dump被禁用。 使用ulimit -c un …
C++ `sanitizers` (ASan, UBSan, MSan)：编译期与运行时错误检测的极致应用
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊C++里那些“找茬”专家——Sanitizers（ASan, UBSan, MSan）。 它们就像是你的代码的严格监工，专门揪出你代码里那些潜藏的bug，防患于未然。与其等到程序崩溃或者产生莫名其妙的结果，不如让Sanitizers提前告诉你问题所在，让你有充足的时间去解决。 什么是Sanitizers？ Sanitizers是一组强大的运行时错误检测工具，它们通过在编译时插入额外的检查代码，然后在程序运行时监控内存访问、未定义行为等。一旦发现问题，Sanitizers会立即报告错误信息，包括错误类型、发生位置等等。 它们能帮助我们发现很多用传统调试方法难以发现的bug。 Sanitizers家族成员 AddressSanitizer (ASan): 内存错误检测专家。 它能检测出诸如堆溢出、栈溢出、使用释放后的内存、使用未初始化的栈内存等问题。可以理解为内存管理方面的“啄木鸟”。 UndefinedBehaviorSanitizer (UBSan): 未定义行为检测大师。 C++标准定义了很多行为，但同时也留下了很多“未定义行为”的灰色地带。UBSan就是 …
C++ `Thread-per-Core` 架构：极致性能的并发模型
哈喽，各位好！今天咱们聊点硬核的，关于C++中的“Thread-per-Core”架构，也就是“每个核心一个线程”的并发模型。这玩意儿，说白了，就是为了榨干CPU的最后一滴性能，让你的程序跑得飞起。 啥是Thread-per-Core？ 简单来说，就是你的程序里有多少个CPU核心，你就创建多少个线程。每个线程绑定到一个特定的核心上，然后让它们各司其职，并行运算。 想象一下，你家厨房有四个炉灶（核心），你请了四个厨师（线程），每个厨师负责一道菜。这样是不是比一个厨师跑来跑去，效率高多了？这就是Thread-per-Core的精髓。 为啥要用Thread-per-Core？ 减少上下文切换： 线程切换是很费时间的。CPU需要在不同的线程之间保存和恢复状态，这被称为上下文切换。Thread-per-Core架构可以减少线程切换，因为线程基本一直在自己的核心上跑，不用频繁换地方。 更好地利用缓存： CPU有L1、L2、L3等多级缓存。如果一个线程一直在一个核心上跑，它可以充分利用该核心上的缓存，减少对内存的访问，提高效率。 避免伪共享（False Sharing）： 多个线程访问同一缓存行上的 …
C++ 高频交易系统中的低延迟并发编程技术
哈喽，各位好！今天咱们聊聊高频交易系统里那些“快如闪电”的并发编程技术，保证让你听完之后，感觉自己也能去华尔街搬砖了（开玩笑，开玩笑）。 在高频交易的世界里，时间就是金钱，延迟就是失败。毫秒级的延迟都可能导致巨大的损失。所以，我们的目标是让程序跑得更快，更稳，更并发！ 一、并发基础：多线程、多进程？傻傻分不清楚？ 首先，得搞清楚并发的概念。并发不是并行，虽然它们经常被放在一起说。并发是指多个任务在一段时间内都在执行，但可能并不是同时执行。而并行是指多个任务真的在同一时刻执行。 在高频交易系统中，我们希望充分利用多核 CPU 的优势，让多个任务并行执行，提高吞吐量。这就涉及到多线程和多进程的选择。 多线程 (Threads): 共享同一进程的地址空间，线程之间的切换开销小，通信方便。但是，由于共享资源，需要考虑线程安全问题，比如锁、互斥量等等。 多进程 (Processes): 每个进程拥有独立的地址空间，进程之间的隔离性好，一个进程崩溃不会影响其他进程。但是，进程之间的切换开销大，通信相对复杂，需要使用进程间通信 (IPC) 机制。 特性 多线程 多进程 资源占用 较小 较大 切换开销 …
C++ `jemalloc` / `tcmalloc` 在多线程环境下的内存分配性能
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊C++多线程环境下内存分配那点事儿。特别是 jemalloc 和 tcmalloc 这两位大神，它们是如何在多线程的世界里大显身手的。 前言：内存分配，你别小看它！ 在单线程程序里，内存分配就像是你自己在家收拾东西，想怎么搞就怎么搞，效率很高。但是，到了多线程程序里，这就好比一家人（多个线程）共用一个储物间（堆），如果大家不排队、不协调，那肯定乱成一锅粥，效率直线下降。 所以，多线程环境下的内存分配，绝对是性能瓶颈的大户。如果分配器效率不高，线程们就会频繁地争抢锁，导致程序卡顿，CPU利用率低下。 主角登场：jemalloc 和 tcmalloc jemalloc (Facebook出品) 和 tcmalloc (Google出品) 都是专门为多线程环境优化的内存分配器。它们的核心思想都是：减少锁的竞争，提高并发度。 核心思想：分而治之 这两位大神都采用了“分而治之”的思想，将整个堆分成多个小的区域，让不同的线程在不同的区域里分配内存，从而减少锁的竞争。 jemalloc 的秘密武器： arenas jemalloc 使用了 arenas 的概念。你可以把 …
C++ `std::latch` 和 `std::barrier` (C++20)：实现复杂的并发同步模式
哈喽，各位好！今天我们来聊聊C++20里两位并发界的新秀：std::latch 和 std::barrier。这两位可不是什么泛泛之辈，它们能帮你实现一些相当复杂的并发同步模式，让你的多线程程序不再像一团乱麻，而是井井有条。 Part 1: 为什么我们需要 std::latch 和 std::barrier? 在并发编程的世界里，线程之间的同步一直是个让人头疼的问题。传统的 std::mutex、std::condition_variable 等工具虽然强大，但用起来就像开着坦克去菜市场，有点大材小用，而且容易出错。 比如，你想让多个线程都完成初始化之后，再一起开始执行核心任务，或者你想让多个线程在一个计算循环的每个阶段都同步一下。用传统的工具也能实现，但代码会变得非常复杂，而且容易出现死锁、活锁等问题。 std::latch 和 std::barrier 的出现，就是为了解决这些问题。它们提供了一种更简单、更安全的方式来实现特定的同步模式。可以把它们想象成线程世界的门卫，负责控制线程的进出。 Part 2: std::latch: 一次性倒计时门卫 std::latch 就像一个一次 …
C++ 高性能日志系统：无锁队列与异步 I/O 的结合
哈喽，各位好！今天咱们来聊聊C++高性能日志系统，这可是个既实用又有趣的话题。想想看，你的程序辛辛苦苦跑了一天，出了问题你却两眼一抹黑，啥都不知道，那可不行！日志就是你的眼睛，帮你了解程序内部的运作情况，排查问题的时候也能事半功倍。 但是，传统的日志系统往往是性能瓶颈。每次写日志都要加锁，搞得线程们排队等待，效率低下。所以，我们要想办法搞一套高性能的日志系统，让它既能忠实地记录信息，又不会拖程序的后腿。 今天，我们就来探讨一下如何利用无锁队列和异步I/O，打造一个高性能的C++日志系统。 一、日志系统的基本架构：生产者与消费者模式 首先，我们要明确日志系统的角色： 生产者 (Producer): 负责生成日志信息。通常是程序的各个模块，它们在运行过程中产生各种事件，需要记录下来。 消费者 (Consumer): 负责将日志信息写入文件或其他存储介质。这是一个独立于生产者线程的任务，专门负责I/O操作。 这就是经典的生产者-消费者模式。生产者生产日志数据，消费者消费日志数据，中间用一个缓冲区来解耦。在高并发环境下，我们希望生产者尽可能快地生产数据，而消费者则异步地消费数据，避免I/O阻塞 …