1. 背景：

近期，ARM开发环境中出现过一次free(): invalid pointer的coredump问题，其根本原因是函数中的string对象内存被踩。在此处做下记录。
下面的程序是自己写的模拟程序。

2. 代码示例：

void string_memory_overlay()
{char userName[16] = {0};string sUser;strncpy(userName, "012345678901234", sizeof(userName)-1);sUser = userName;strcpy(userName, "01234567890123456");//踩内存return;
}

3. 分析过程

对于这个程序来说，分析很简单，userName在strncpy的时候超出了字符数组长度，会发生访问非法的现象，如果string对象的内存恰好被踩了，那string对象在free时就是会崩溃的。但是这个问题出现一些奇怪的现象：

现象一：不管是arm环境还是x86环境下，如果不带优化，程序会不会崩溃取决于这两个变量定义的先后顺序
现象二：arm下面如果是没有带优化编译的程序，程序不会崩溃，但是用O2优化编译的程序会崩溃；
现象三：同样的程序放在x86环境下面即使用O2编译，也不会崩溃
我通过gdb分别分析了这三种场景，来解释其出现的原因：

3.1 现象一

不管是arm环境还是x86环境下，如果不带优化，程序会不会崩溃取决于这两个变量定义的先后顺序

下面两张图分别是ARM环境无优化userName定义在前和ARM环境无优化string定义在前的GDB调试图

这两种情况下，userName定义在前不会导致程序崩溃，userName定义在后会导致崩溃。其原因在于无优化的情况下，编译器不会对变量的入栈顺序做任何调整。
userName定义在前的情况下，userName先入栈，而栈的地址增加方向是从高地址往低地址增长，即先入栈的具有更高的地址，因此userName的地址比string的地址更高。当userName出现越界时，非法访问的内存地址不可能小于0xfffffffff1f0，因此，string对象的内存是安全的。而userName定义在后的情况恰好相反，string对象具有更高的地址，userName越界后，非法访问到的地址是string对象的地址，string对象的内存被踩，free异常。

3.2 现象二

arm下面如果是没有带优化编译的程序，程序不会崩溃，但是用O2优化编译的程序会崩溃

下面两张图分别是arm环境下未优化编译的程序和O2优化编译的程序的GDB分析图
从这两种情况，可以发现，-O2优化编译后，修改了变量的入栈顺序。相比无优化的程序，O2编译后的程序，string对象定义在后，但却是先入栈的。这种情况下，userNameu出现越界，就会非法访问string对象的内存，string对象的成员变量被修改，free就会异常了。

3.3 现象三

同样的程序放在x86环境下面即使用O2编译，也不会崩溃

下面两张图分别是arm和x86环境下同样O2优化编译的程序的GDB分析图
从两张分析图的对比得出，arm和x86环境O2优化都会调整入栈顺序，但是对于string这种非基本数据类型的顺序调整是不一样的。
arm的O2优化总是将非基本数据类型先入栈，因此，其地址是最高的。
x86的O2优化总是将非基本数据类型放在基本数据类型之后入栈,因此，其地址是最低的。
因为以上两点原因，x86下面O2不会崩溃的原因就清楚了，string对象的地址比userName的地址更低，userName非法访问的地址不会扩展到string对象的内存地址。
注：对于arm和x86优化非基础类型入栈顺序在定义的基础类型较多的情况可以更清楚的看出，建议读者可以自己写程序测试下

4.结论

1. O2编译会调整函数中变量的入栈顺序;
1. ARM和X86的O2选项对于非基础类型变量的入栈顺序的调整是不一样的，ARM非基础类型先入栈，X86非基础类型后入栈

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free(): invalid pointer arm环境O2优化下string free异常分析

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