C/C++安全编程规范_c++安全编码规范

一、安全编程概述

1.安全编程的目的

安全编程是一种软件开发方法，目的是通过采取具体措施来减少程序中存在的安全漏洞和黑客攻击的可能性，确保软件在运行过程中不会遭受攻击或泄露敏感信息。

2.在进行安全编程时，需要遵循的安全最佳实践和规范

2.1输入验证

对任何用户输入的数据，都必须进行输入验证，对于用户输入的所有数据，都应该进行校验和过滤，来确保输入的数据不包含恶意代码或不合法的字符。

2.2输出编码

当数据输出到用户界面上时，必须先对其进行编码，通过此操作来防止跨站点脚本攻击等攻击。

2.3密码安全

对于用户的密码，使用强密码不使用弱密码，并将其加密存储在数据库中，以保护用户的隐私不被侵犯。

2.4访问控制

通过访问控制来限制用户可以访问的资源和可以允许操作，来防止未经授权的用户进行访问或修改。

2.5安全审计

安全审计是定期对系统进行安全审计，来发现系统一些潜在的安全问题，并采取措施进行解决问题来提高系统的安全性和稳定性。

2.6遵循安全开发周期和流程

在整个开发过程中，需要注重安全要求和规范，并在每个阶段都进行必要的安全检查和测试，确保系统具有安全性和稳定性。

3.安全编码的优势

3.1降低安全漏洞的风险

当代码变得更加稳定时，黑客很难通过软件漏洞获取任何信息。安全编码可以帮助防止各种类型的攻击和恶意行为。

3.2提高可维护性

安全编码可以提高代码的可读性、可维护性和实用性。帮助开发人员能够更快地了解和修改代码，从而更快地推出新版本的程序。

3.3提高系统的稳定性

采用安全编码标准可以帮助增强软件的结构的稳定性，从而减少潜在的系统崩溃或失败的风险。

二、C/C++使用中需要避免的错误

1.避免数组下标越界

数组下标越界会导致安全问题：通过利用数组下标越界，攻击者可能会破坏应用程序或获取潜在的敏感信息。

如果数组下标越界，程序可能会尝试访问非法内存位置，这可能会导致内存访问错误的问题。

因此，在访问数组元素时，要确保不超出数组索引的范围，否则可能导致程序崩溃或产生未知结果。

2.防止内存泄漏

内存泄漏可能会导致程序耗尽可用的内存资源，当系统无法为程序分配更多内存时，程序将崩溃。同时内存泄漏也会导致程序变得非常缓慢，这可能会使计算机的性能下降，并且可能会导致其他程序也变得缓慢。同时也会产生一些安全漏洞，如果程序没有正确处理内存泄漏，黑客可能会利用该漏洞来进行攻击并执行恶意代码。

因此，在使用动态内存分配函数时，注意内存管理，及时释放无用的内存，以避免造成内存泄漏问题。

3.检查是否存在空指针引用

在C语言中，空指针引用会导致程序崩溃或者出现不可预测的错误。当程序遇到一个空指针时，它会访问该指针所指向的数据，但由于是空指针没有可供访问的实际数据存在，因此这将导致程序崩溃。

因此，在编写c程序时，应注意避免使用空指针。在使用前可以通过检查指针是否为null来确定指针是否为空。如果是空指针，则不进行任何引用操作，避免因空指针导致程序崩溃。

4.函数调用参数不匹配

如果函数调用参数个数不匹配，则会发生语法错误，因为该函数被调用时需要特定数量的参数。此外，如果传递给函数的参数类型不匹配，则会发生编译错误。

因此，在使用函数时，要确保传递的参数数目和类型与函数声明一致，否则将导致编译错误或运行时错误。

5.非法的指针操作

C语言中非法的指针操作可能会导致程序崩溃。当一个指针被使用以访问不合法的内存地址时，程序可能会出现运行时错误。此外，非法的指针操作也可能导致程序逻辑上的错误，例如将数据写入了错误的内存位置，从而破坏了其他变量的值。

因此，在使用指针时，要注意指针所指向的内存区域是否已经被释放。如果指针值已经失效，则对其进行操作可能会导致意想不到的结果，避免进行任何不合法的指针操作。

三、C/C++编程安全实践

1.内存管理

1.1内存分配和释放

C/C++是一种底层语言，允许直接进行内存分配和释放。

内存分配是将一段空闲的内存资源中的一部分分配给程序使用的过程。在大多数现代编程语言中，内存分配可以通过调用标准库函数来完成。

内存释放是把已经分配的内存归还给系统，标记该内存空间为空闲状态，以供后续程序使用。在大多数编程语言中，内存释放可以由程序员显式调用相应的函数进行释放。

但当错误使用内存分配和释放操作可能导致系统崩溃、数据损坏和安全漏洞。因此，在编写C/C++代码时，必须特别注意内存问题。

1.2堆栈溢出

堆栈溢出是c/c++程序中最常见的漏洞类型之一。堆栈溢出通常发生在使用递归函数时，当递归调用太深时，堆栈就会溢出。或者在程序中申请了大量内存，并将其压入堆栈中，超出了可用的堆栈空间。

堆栈溢出会导致程序异常终止或崩溃，甚至可能导致系统崩溃。为避免这种情况的发生，应尽可能降低递归深度和在堆栈中存储大量数据的数量，防止堆栈空间耗尽。

1.3缓冲区溢出

缓冲区溢出是C/C++最常见的漏洞之一，攻击者可以通过恶意输入数据来改变程序运行的状态。这种漏洞可能会导致攻击者对系统进行攻击，因此开发人员必须采取适当的步骤来保护代码出现这种漏洞。缓冲区溢出的原因是程序没有正确检查输入数据的长度，从而将过长的数据写入了缓冲区。

为了防止缓冲区溢出漏洞，编程人员应该在编写代码时，仔细检查用户输入的数据长度，要确保输入数据不会超过缓冲区的最大长度。

2.输入验证和过滤

2.1用户输入的威胁

用户输入是许多安全漏洞的根源，因为它经常含有恶意内容。因此，在编写C/C++代码时，必须特别注意输入验证和过滤。

2.2输入有效性的检查

开发人员应该始终先检查所有用户输入的有效性，即检查输入是否符合预期的格式和类型，并拒绝任何不合规的输入。

2.3用户输入的规范化

为了确保安全性，用户输入应该严格地进行规范化和验证。这包括检查输入的类型、长度、范围和格式，并防止不必要的字符和转义。

2.4 输入数据的验证

在对用户输入进行验证之前，应该检查它是否具有正确的类型、长度和格式。这包括对输入数据进行解析、分类和识别，以确定它是否包含有效数据。

3.数据类型与数据格式 

3.1数据类型

不同的编程语言支持不同的数据类型，并且某些编程语言还允许开发人员自定义数据类型。在编程中，每个变量都必须具有特定的数据类型，这有助于保证程序能够正确地处理数据并避免出现错误。常见的数据类型包括整数、浮点数、布尔值和字符串等。

3.2数据格式

在编程中，数据通常需要传递给其他系统或存储在数据库中。为了确保数据能够正确地传递和解析，数据格式必须得到明确定义。在编写程序时，应该遵循规范并确保数据格式符合标准，以便确保数据的完整性和安全性。

总的来说，数据类型和数据格式都是编程安全实践中非常重要的概念。了解并遵循最佳实践有助于确保程序能够正确地处理数据，并帮助开发人员防止一些可能的错误和安全漏洞。

4.指针

4.1理解指针

指针可以用来动态分配内存、在程序中传递复杂的数据结构，甚至可以模拟对象和实现动态多态性等。

4.2指针的安全使用

4.2.1 初始值

使用指针之前必须先将其初始化为一个有效的内存地址，否则会引发空指针异常

4.2.2值的范围

始终保证指针指向的内存区域是合法的。

4.2.3 空指针判断

在使用指针时，需要先判断指针是否为空，否则会导致程序崩溃。

4.3常见的指针错误

4.3.1 空指针

访问了未初始化或已释放的指针。

4.3.2 栈溢出

使用过多的递归或者函数调用，导致栈空间耗尽。

4.3.3内存泄漏

未释放已经动态分配的内存，导致程序运行时占用大量内存。

四、异常处理

2.异常处理机制

1.1捕获并处理异常

当代码出现错误时，捕获并处理异常。如果未处理异常，程序可能会停止工作，暴露系统漏洞。

1.2不要将敏感信息泄露到异常消息中

在处理异常时要小心，以免将敏感信息泄露到异常消息中。尽可能避免向用户公开详细信息。

1.3记录异常信息

在应用程序运行时，记录异常信息是很有用的。这些信息可以与日志一起使用，并帮助诊断应用程序中出现的问题。在记录时确保遵守隐私原则，并不要泄露敏感信息。

1.4处理完善异常处理程序

为了确保系统能够尽可能准确地恢复异常，必须完善和测试异常处理程序

2.异常处理的最佳实践

2.1在必要时才使用异常

异常通常会降低程序性能，因此应尽可能避免在预期措施中使用异常。

2.2不要忽略异常

如果发生异常，不要假装它没有发生或将其忽略。正确地处理异常意味着识别、记录并尝试恢复。

2.3减少使用自定义异常

如果可以使用标准异常，则应尽量使用它们。只有在确实需要更具体的异常类型时才应该创建自定义异常。

2.4捕获越具体的异常越好

在捕获异常时，捕获尽可能具体的异常将有助于诊断程序中的问题。

五、安全测试

1.安全测试的重要性

安全测试是确保软件系统在设计、开发和部署过程中尽可能降低遭受各种安全攻击的重要方法之一。它可以帮助我们检测软件系统中存在的安全漏洞和风险，以及制定相应的安全策略来保护软件系统。同时它帮助确认一个系统是否能够抵御意围攻击，确保数据的完整性、可用性、保密性，并提高耐用性和可靠性。

通过进行安全测试，可以发现和修复潜在的安全漏洞和缺陷，帮助保护敏感数据，从而提高软件系统的安全性和稳定性。

2.安全测试的类型和方法

2.1安全测试的类型

2.1.1渗透测试

通过利用已知漏洞攻击系统，以证明其安全性弱点和薄弱环节，从而帮助开发人员进行修复改进。

2.1.2静态代码分析

对代码进行静态分析，检测检查源代码是否存在安全漏洞。

2.1.3代码审查

对代码进行详细审查，找出代码中的安全漏洞或风险。通过代码审查可以有效地提高软件的可靠性、安全性和稳定性，使得软件更加符合用户需求。

2.2安全测试的方法

2.2.1黑盒测试

黑盒测试旨在验证系统或应用程序是否具备足够的安全保障功能。黑盒测试从系统输入出发，观察输出结果并将其与期望结果进行比较。

2.2.2白盒测试

白盒测试是基于已有知识的前提下，了解软件、应用程序或系统内部工作原理，通过分析系统实现细节来发现和验证安全问题。

3.执行安全测试

3.1明确测试目标

确定哪些应用程序或系统需要进行安全测试，并确定测试的优先级。

3.2制定测试计划

制定一份包括测试目标、测试类型和测试方法的计划，来确保每个关键点都被覆盖。

3.3执行测试

按照测试计划进行测试，记录测试过程中发现的安全问题。

3.4评估测试结果

分析测试结果，确保所有的漏洞和问题都得到了解决。

3.5 设计解决方案，提交记录的测试结果

对于发现的漏洞，设计并实施修复计划，确保系统达到预期安全性能。