实验1 网络安全深入C编程.doc

课程名称：《计算机网络安全》
《计算机网络安全》实验讲稿
授课教师：许玉龙

适用于计算机应用技术专业
课 程 简 介
• 课程名称：计算机网络安全
• 课程类别：专业必修课
• 授课对象：计科专业
• 学时：54学时（理论36 ，实验18）
• 学分：3学分
• 考核方法：课程设计+实验+试卷
• 使用教材：清华大学出版社《网络安全基础应用与标准》
• 先修课程：C/C++程序设计、计算机网络、数据库原理等

实验一：深入C/C++编程
主 要 内 容
一、对内存空间的理解
二、函数相关
三、对数组的理解
四、指针与数组
五、结构体

一、对内存空间的理解
主讲内容：
在C 中，内存分成5个区，他们分别是堆、栈、自由存储区、全局/静态存储区和常量存储区。

　　栈，就是那些由编译器在需要的时候分配，在不需要的时候自动清楚的变量的存储区。里面的变量通常是局部变量、函数参数等。

　　堆，就是那些由new分配的内存块，他们的释放编译器不去管，由我们的应用程序去控制，一般一个new就要对应一个delete。如果程序员没有释放掉，那么在程序结束后，操作系统会自动回收。用new或malloc分配内存时，必须要对此指针赋初值。用delete 或free释放内存后，必须要将指针指向NULL
不能修改指向常量的指针数据

　　自由存储区，就是那些由malloc等分配的内存块，他和堆是十分相似的，不过它是用free来结束自己的生命的。

　　全局/静态存储区，全局变量和静态变量被分配到同一块内存中，在以前的C语言中，全局变量又分为初始化的和未初始化的，在C 里面没有这个区分了，他们共同占用同一块内存区。

　　常量存储区，这是一块比较特殊的存储区，他们里面存放的是常量，不允许修改（当然，你要通过非正当手段也可以修改，而且方法很多，在《const的思考》一文中，我给出了6种方法）
首先，我们举一个例子：

void f() { int* p=new int[5]; }

　　这条短短的一句话就包含了堆与栈，看到new，我们首先就应该想到，我们分配了一块堆内存，那么指针p呢？他分配的是一块栈内存，所以这句话的意思就是：在栈内存中存放了一个指向一块堆内存的指针p。在程序会先确定在堆中分配内存的大小，然后调用operator new分配内存，然后返回这块内存的首地址，放入栈中，他在VC6下的汇编代码如下：

00401028 push 14h
0040102A call operator new (00401060)
0040102F add esp,4
00401032 mov dword ptr [ebp-8],eax
00401035 mov eax,dword ptr [ebp-8]
00401038 mov dword ptr [ebp-4],eax

　　这里，我们为了简单并没有释放内存，那么该怎么去释放呢？是delete p么？澳，错了，应该是delete []p，这是为了告诉编译器：我删除的是一个数组，VC6就会根据相应的Cookie信息去进行释放内存的工作。

函数体中的指针或引用常量不能被返回
Char *func(void)
{
 char str[]=”Hello Word”;
 //这个是不能被返回的，因为str是个指定变量，不是一般的值，函数结束后会被注销掉
 return str;
}
函数体内的指针变量并不会随着函数的消亡而自动释放

问题：栈内存使用
下面程序运行有什么问题？
char* GetString(void)
{
　　　　char p[] = "hello world";
　　　　return p;// 编译器将提出警告
}
void Test4(void)
{
　　　　　char *str = NULL;
　　　　　str = GetString();// str 的内容是垃圾
　　　　　cout<< str << endl;
}
答案与分析：
返回栈内存，内存可能被销毁，也可能不被销毁，但是，出了作用域之后已被标记成可被系统使用，所以，乱七八糟不可知内容，当然，返回的指针的内容，应该是不变的，特殊时候是有用的，比如，可以用来探测系统内存分配规律等等。

二、函数相关
C++函数中值的传递方式
有三种方式：值传递(Pass by value)、指针传递(Pass by pointer)、引用传递(Pass by reference)
void fun(char c) //pass by value
void fun(char *str) //pass by pointer
void fun(char &str) //pass by reference
如果输入参数是以值传递的话，最好使用引用传递代替，因为引用传递省去了临时对象的构造和析构
函数的返回类型不能省略，就算没有也要加个void

三、对数组的理解
//数组……
char a[]=”Hello Word!”;
char b[10];
strcpy(b,a);
if (strcmp(a,b)==0)
{}
//指针……
char a[]=”Hello Word!”;
char *p;
p=new char[strlen(a)+1];
strcpy(p,a);
if (strcmp(p,a)==0)
{}

四、指针与数组

记住一点，C无法知道指针所指对象的大小，指针的大小永远为4字节
char a[]=”Hello World!”
char *p=a;
count<<sizeof(a)<<end; //12字节
count<<sizeof(p)<<endl; //4字节
而且，在函数中，数组参数退化为指针，所以下面的内容永远输出为4
void fun(char a[1000])
{
count<<sizeof(a)<<endl; //输出4而不是1000
}

附例1：思考：
int main()
{
char a[]="hello";
char *p="hello";
int k=strcmp(a,p);
cout<<k <<endl; //0；a中的字符串与p指向的字符串相同，返回0
cout<<(a = = p)<<endl;//0；表示a的地址与p的地址不相同，返回0

char str1[] = "abc";
char str2[] = "abc";

char *str3 = "abc";
char *str4 = "abc";

cout << ( str1 = = str2 ) << endl;//0；表示str1的地址与str2的地址不同，返回0
cout << ( str1 = = str3 ) << endl;//0；表示str1的地址与str3指向内容不同，返回0
cout << ( str3 = = str4 ) << endl;//1；表示str3指向内容与str4指向内容相同，返回1
cout << ( str2 = = str4 ) << endl;//0；表示str2地址与str4指向内容不同，返回0
// str1,str2是数组变量，它们有各自的内存空间；
//而,str3,str4是指针，它们指向相同的常量区域。
return 0;
}

附例子2.1：/*删除指定字符常规的解法
int main()
{
char Mystr1[]="she is our teacher!";
char Mystr2[]="shr";

int ktt=0;
int len1=strlen(Mystr1)+1;
int len2=strlen(Mystr2)+1;

char *final = new char[len1];
memset(final,0,len1);
for(int index2=0;index2<len2;index2++)
{
for(int index1=0;index1<len1;index1++)
if(Mystr2[index2]==Mystr1[index1])
Mystr1[index1]=0;
}
for(int index1=0;index1<len1;index1++)
if(0!=Mystr1[index1])
final[ktt++]=Mystr1[index1];
printf("%s",final);
return 0;
}
例2.2 ：/*利用字符存储性质，高效率删除指定字符*/
int main()
{
char str1[]="she is our teacher!";
char str2[]="shr";
int i,j,k=0;
int len1=strlen(str1);
int len2=strlen(str2);

char *final = new char[len1];
memset(final,0,len1);
char temp [256];

for (i=0;i<len2;i++)
temp[str2[i]]=1;

for (j=0;j<len1;j++)
{
if(1!=temp[str1[j]])
final[k++] =str1[j];
}
cout<<"高效率地在字符串中删除指定的字符\n"<<endl;
printf("删除前源字符串str1是: %s\n",str1);
printf("要删除的字符str2 是: %s\n",str2);
printf("str1删除后的字符串是 : %s\n",final);
delete [] final;
return 0;
}

例3：.////经典约瑟夫环用数组实现方法一
int main()
{
int TotalNumber, SetNumber;
int k=0,OutNumber=0;
int i;
int *a;
cout<<"输入总人数:";
cin>>TotalNumber;
cout<<"输入报数的截止数（需小于总人数）:";
cin>>SetNumber;
if (SetNumber>TotalNumber)
return 1;
// a=new int[TotalNumber]; //C++内存申请方法
a=(int*)malloc(sizeof(int)*TotalNumber); //C内存申请方法

for (i=0;i<TotalNumber;i++)
a[i]=i+1;
cout<<"出圈的序列是:";
while (OutNumber<TotalNumber)
{
for (i=0;i<TotalNumber;i++)
{
if (a[i]!=0)
{
k++;
if(k==SetNumber)
{
cout<<a[i]<<"　";
a[i]=0;
k=0;
OutNumber++;
}
}
}
}
cout<<endl;
return 0;
}

void fun2()///经典约瑟夫环用数组实现方法二，模运算实现，提高效率
{
int TotalNumber, SetNumber;
int countNum=0,OutNumber=0;
int i;
int *a;
cout<<"方法2:"<<endl;
cout<<"输入总人数:";
cin>>TotalNumber;
cout<<"输入报数的截止数（需小于总人数）:";
cin>>SetNumber;
if (SetNumber>TotalNumber)
return ;
a=new int[TotalNumber]; //C++内存申请方法
// a=(int*)malloc(sizeof(int)*TotalNumber); //C内存申请方法

for (i=0;i<TotalNumber;i++)
a[i]=i+1;
cout<<"方法2出圈的序列是:";
for (int j=0;;j++)
{
int temp=j%TotalNumber;
if (a[temp]!=0)
{
countNum++;
if(countNum==SetNumber)
{
cout<<a[temp]<<"　";
a[temp]=0;
countNum=0;
OutNumber++;
if(OutNumber==TotalNumber)
break;
}
}

}
cout<<endl;
delete []a;
}

附例4： 不使用额外的空间，来交换两个变量的值？
方法1，
swap(int a , int b) // 假如a=9，b=5;
{
a=a+b; // 此时a=14
b=a-b; // 此时a=9
a=a-b; // 此时a=5
}

方法2：
Swap(int a, int b) // 假如 a=9, 二进制位1001； b=5, 二进制为0101；
{
a = a^b; // 此时 a=12, 二进制1100；
b = a^b; // 此时 a=9, 二进制1001；
a = a^b; // 此时 a=5，二进制0101；

}

五、结构体与类
结构体与类的相同和不同

练习思考题：腾讯面试题
回答下面的问题(6分)
(1).Void GetMemory(char **p, int num){
*p = (char *)malloc(num);
}
void Test(void){
char *str = NULL;
GetMemory(&str, 100);
strcpy(str, "hello");
printf(str);
}
请问运行Test 函数会有什么样的结果？
答：输出“hello”
(2). void Test(void){
char *str = (char *) malloc(100);
strcpy(str, “hello”);
free(str);
if(str != NULL){
strcpy(str, “world”);
printf(str);
}
}
请问运行Test 函数会有什么样的结果？
答：输出“world”
(3). char *GetMemory(void)
{
char p[] = "hello world";
return p;
}
void Test(void){
char *str = NULL;
str = GetMemory();
printf(str);
}
(4)，请问运行Test 函数会有什么样的结果？
答：无效的指针，输出不确定
(5). 编写strcat函数
已知strcat函数的原型是char *strcat (char *strDest, const char *strSrc);
其中strDest 是目的字符串，strSrc 是源字符串。
（6），不调用C++/C 的字符串库函数，请编写函数 strcat
答：
VC源码：
char * __cdecl strcat (char * dst, const char * src)
{
char * cp = dst;
while( *cp )
cp++; /* find end of dst */
while( *cp++ = *src++ ) ; /* Copy src to end of dst */
return( dst ); /* return dst */
}
（7）strcat能把strSrc 的内容连接到strDest，为什么还要char * 类型的返回值？
答：方便赋值给其他变量 （实现链式操作）
（8）
结合附例子4，独立完成课下作业：写出函数，功能为将数组中的0到数组的左边。例如数组a[]=230104450090，函数运行后结果为a[]=000002314459

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