开发笔记之：文件读取溢出分析（QT C++版）

news2024/11/22 16:53:16

（1）引言

以下是QT C++读取数据文件（QDataStream）的代码：

/**
 * 按双字读取
 * @param fis						文件输入流
 * @param isBigEndian				是否大头（字节序）
 * @return				双字值
 */
DWORD FsFileUtil::readAsDword(QDataStream &fis, const bool isBigEndian) {
    BYTE byte1 = -1, byte2 = -1, byte3 = -1, byte4 = -1;
    DWORD val = -1;

    fis >> byte1 >> byte2 >> byte3 >> byte4;

    //EoF checking
    if((-1 == byte4)||(-1 == byte3)||(-1 == byte2)||(-1 == byte1)) {
        return (-1);
    }
    if(isBigEndian) {
        val = ((byte1 << 24)|(byte2 << 16)|(byte3 << 8)|byte4);
    } else {
        val = ((byte4 << 24)|(byte3 << 16)|(byte2 << 8)|byte1);
    }
    return (val);
}

其意图很简单：从当前游标位置读取一个双字（4字节）数据。
稍微复杂一点的就是一个字节序的考虑。

（2）问题

该代码做UT（单元测试）时，遇到了读取无法中断（就是读起来没完没了）。以下是数据文件内容：
数据文件sample 中断的原因就是一直没有获取到约定的 EOF（-1）。
经调试跟踪，在读取完毕后，函数的返回值还是 4,294,967,295（0xFFFFFF），没有返回 -1。
经查，QDataSteam的 >> 即便读取到文件末尾了，也不会返回 -1，而需要使用方法 atEnd 来判定。

（2.1）对策一

将判断 EOF的语句修改为：

//EoF checking
if(fis.atEnd()) {
    return (-1);
}

再次调试，则判定文件末尾正常，但函数还是不会返回 -1。其原因是函数返回值类型是无符号型 DWORD。
-1 的DWORD值是0xFFFFFF。

（2.2）对策二

将函数的返回值类型扩展为带符号型 int64。即：

int64 FsFileUtil::readAsDword(QDataStream &fis, const bool isBigEndian) {
    BYTE byte1 = -1, byte2 = -1, byte3 = -1, byte4 = -1;
    int64 val = -1;

再次调试，遇到了读取中断的问题（就是文件还没读取完就提前中断了）。
经调试跟踪，在读取第1个 0xFFFFFF 时，每个字节的读取都正常（255），问题发生在代码的 return 语句处，返回 -1值了：

val = ((byte1 << 24)|(byte2 << 16)|(byte3 << 8)|byte4);

问题也秒了，无符号类型计算转换为带符号类型时，发生了值溢出。

（2.3）对策三

返回值val需要扩展，要不用带符号类型int64，在值计算时把值强制扩展为int64；
或者用无符号类型DWORD。即：

int64 FsFileUtil::readAsDword(QDataStream &fis, const bool isBigEndian) {
    BYTE byte1 = -1, byte2 = -1, byte3 = -1, byte4 = -1;
    int64 val = -1;
    。。。
    val = (((int64)byte1 << 24)|((int64)byte2 << 16)|((int64)byte3 << 8)|(int64)byte4);

或者：

int64 FsFileUtil::readAsDword(QDataStream &fis, const bool isBigEndian) {
    BYTE byte1 = -1, byte2 = -1, byte3 = -1, byte4 = -1;
    DWORD val = -1;
    。。。
    val = (((DWORD)byte1 << 24)|((DWORD)byte2 << 16)|((DWORD)byte3 << 8)|(DWORD)byte4);