c - 有没有办法可靠地分配与先前释放的 block 相同的内存块，然后访问以前在其中的内容？

Question

我有以下 C 程序请求一些内存( str1 )，将文件的内容读入该空间然后释放它。接下来，请求相同大小的 block (str2)，并将内容打印到标准输出。
我想要的是str2包含 str1 的内容这样输出始终是文件的内容。
我知道我正在做的是未定义的行为，因为我无法保证已分配的内存内容将包含什么。但是，我正在尝试做一些不为人知的事情来进行演示，在该演示中，文件中的数据可以在代码审查中不明显的情况下被泄露。
几乎所有时间，我都会在同一地址收到一 block 内存，用于两个 str1。和 str2 , 和 大多数时候当我在 macOS 和 Windows 上运行程序时，会打印文件的内容。它似乎永远不会在 Linux 上发生(在 Linux 上，调用 free() 似乎会将内存块归零)。
有没有办法让它在 Windows 和 macOS 上更可靠，是否有任何解释为什么它在 Linux 上根本不起作用？
我的代码是:

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

int main() {
  FILE *file = fopen("data.txt", "r");
  char *str1 = malloc(4096*sizeof(char));
  fread(str1, 1, 4096, f);
  free(str1);
  
  char *str2 = malloc(4096);
  printf("Content: %s\n", str2);
  free(str2);
}

Answer 1

本质上，当你分配和释放时发生的事情对你来说是一个黑匣子。绝对没有可靠的方法来获得相同的地址。调用free意味着你告诉操作系统你已经完成了内存，并且没有撤销。

What I want is for str2 to contain the content of str1 so that the output is always the content of the file.

你在这里基本上有三个选择。

等待调用 free

在调用 free 之前复制缓冲区

编写您自己的 malloc 实现和 free

来自评论:

imagine that I'm going to allocate some memory then read something sensitive (e.g. a private key) into that block and do something with it. Later, I allocate some memory of the same size and stick some data into it that will be saved to a file. If I don't overwrite all the data in the block then it may contain some sensitive info that would get saved to the file. In that case, it may not be obvious from a code review that some sensitive data exfiltration is possible. I want to demonstrate that sensitive data can be exfiltrated in a non-obvious manner.

好东西，但这些漏洞几乎总是依赖于未定义的行为。正如您自己所说，这是一个安全问题。因此，提供一种可靠的方法来做到这一点真的没有意义。
这是一个在 Fedora Linux 上为我工作的片段。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

int main(void) {
    char *s = malloc(100);
    const char str[] = "Hello, World. Prepare to meet your doom.";
    strcpy(s, str);
    free(s);
    for(int i=0; i<strlen(str); i++) 
        putchar(s[i]);
    puts("");
}

我的输出:

$ ./a.out 
��epare to meet your doom.

如您所见，我得到了部分数据，但不是全部。为了演示这种未定义的行为，这里有不同优化的输出:

$ gcc k.c -O1
$ ./a.out 
0Separe to meet your doom.
$ gcc k.c -O2
$ ./a.out 
@�
$ gcc k.c -O3
$ ./a.out 
�

您的方法对此非常不可靠，因为您将打印到字符串中的第一个 0。这是不会输出任何内容的代码，它可以欺骗您数据已被删除。这就是我使用 putchar 的原因。在上面的循环中。

char str[] = "Hello, World";
str[0] = '\0';
printf("%s", str); // Will print nothing, but only first character is wiped