اشاره گر آویزان مفهومی حیاتی در برنامه نویسی کامپیوتر است و به ویژه در زبان های سطح پایین مانند C و C++ مرتبط است. اشاره‌گر به یک مکان حافظه اشاره می‌کند که اختصاص داده شده یا آزاد شده است، که منجر به رفتار غیرمنتظره و بالقوه خطرناک زمانی می‌شود که برنامه تلاش می‌کند به حافظه در آن مکان دسترسی پیدا کند. درک و مدیریت نشانگرهای آویزان برای نوشتن نرم افزار ایمن و قوی ضروری است.
تاریخچه پیدایش اشاره گر آویزان و اولین ذکر آن
مفهوم نشانگرهای آویزان با توسعه زبان های برنامه نویسی سطح پایین در دهه 1970 ظهور کرد. زبان برنامه نویسی C که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد، امکان دستکاری مستقیم حافظه را از طریق اشاره گرها فراهم می کند، که انعطاف پذیری را ارائه می دهد اما امکان ایجاد اشاره گرهای آویزان را نیز ارائه می دهد. اصطلاح "اشاره گر آویزان" احتمالاً در روزهای اولیه برنامه نویسی C ابداع شد، زمانی که برنامه نویسان با مدیریت دستی حافظه مشکل داشتند.
اطلاعات دقیق در مورد اشاره گر آویزان: گسترش موضوع
نشانگرهای آویزان زمانی اتفاق می‌افتند که حافظه جدا یا آزاد می‌شود، اما یک اشاره‌گر همچنان به مکانی که حافظه قبلاً بوده اشاره می‌کند. این ممکن است زمانی اتفاق بیفتد که:
-
حافظه به صراحت با استفاده از توابعی مانند
free()در C یاdeleteدر C++ اشاره گر آویزان می شود و هر تلاش بعدی برای دسترسی به مقدار آن منجر به رفتار نامشخص می شود. -
یک اشاره گر هنگام اعلام مقدار اولیه یا NULL تنظیم نمی شود و می تواند به مکان های حافظه دلخواه اشاره کند. اگر به درستی تخصیص داده نشود، ممکن است هنگام استفاده به یک نشانگر آویزان تبدیل شود.
-
یک اشاره گر از محدوده خارج می شود، مانند موردی که تابع برمی گردد، و نشانگر را به یک مکان حافظه که اکنون نامعتبر است، رها می کند.
ساختار داخلی اشاره گر آویزان: چگونه کار می کند
هنگامی که یک برنامه یک اشاره گر ایجاد می کند و حافظه را به صورت پویا اختصاص می دهد (مثلاً با استفاده از malloc() یا new) ردیابی آن حافظه و توزیع مناسب آن در مواقعی که دیگر به آن نیاز نیست ضروری است. اگر یک اشاره گر پس از تخصیص حافظه، به روز نشود یا روی NULL تنظیم شود، به ذخیره آدرس حافظه تخصیص داده شده قبلی ادامه می دهد و به یک اشاره گر آویزان تبدیل می شود. متعاقباً، عدم ارجاع نشانگر آویزان می‌تواند منجر به خرابی داده‌ها، خرابی برنامه یا آسیب‌پذیری‌های امنیتی شود.
تجزیه و تحلیل ویژگی های کلیدی اشاره گر آویزان
ویژگی های کلیدی نشانگرهای آویزان عبارتند از:
-
رفتار تعریف نشده: هنگامی که یک برنامه سعی می کند از طریق یک اشاره گر آویزان به داده ها دسترسی پیدا کند، این رفتار تعریف نشده است و می تواند منجر به نتایج غیرقابل پیش بینی شود.
-
تشخیص مشکل: شناسایی نشانگرهای آویزان می تواند چالش برانگیز باشد، به خصوص در پایگاه های کد بزرگ. اثرات آنها ممکن است فوراً ظاهر نشود و اشکال زدایی را مشکل ساز کند.
-
خطرات امنیتی: استفاده از نشانگرهای آویزان یک تکنیک رایج در انواع خاصی از حملات امنیتی است، مانند آسیب‌پذیری‌های بدون استفاده.
انواع اشاره گر آویزان
نشانگرهای آویزان را می توان بر اساس علل آنها به انواع مختلفی طبقه بندی کرد:
| تایپ کنید | شرح |
|---|---|
| پوینتر آویزان پوچ | اشاره گر که به NULL اشاره می کند یا مقداردهی اولیه نشده است. |
| نشانگر آویزان پشته | اشاره گرهایی که پس از بازگشت یک تابع آویزان می شوند. |
| اشاره گر آویزان هیپ | اشاره گرهایی که به حافظه اختصاص داده می شوند. |
| اشاره گرهای وحشی | اشاره گرهایی که مقداردهی اولیه نشده اند و حاوی آدرس های دلخواه هستند. |
راه هایی برای استفاده از نشانگر آویزان، مشکلات و راه حل های آنها
در حالی که به طور کلی بهتر است از ایجاد نشانگرهای آویزان اجتناب شود، ممکن است گاهی اوقات از آنها عمدا در تکنیک های برنامه نویسی خاص استفاده شود. با این حال، این نیاز به درک عمیقی از مدیریت حافظه اساسی دارد و مستلزم خطرات بالقوه است. مشکلات رایج مربوط به نشانگرهای آویزان عبارتند از:
-
فساد حافظه: نشانگرهای آویزان می توانند حافظه را خراب کرده و منجر به ناپایداری برنامه یا خرابی شود.
-
آسیب پذیری های امنیتی: بهره برداری از نشانگرهای آویزان یک تاکتیک رایج برای مهاجمان برای دسترسی غیرمجاز به داده های حساس یا اجرای کدهای مخرب است.
-
نشت های حافظه: مدیریت نامناسب نشانگرهای آویزان می تواند منجر به نشت حافظه شود، جایی که حافظه اختصاص داده شده هرگز آزاد نمی شود و باعث می شود ردپای حافظه برنامه در طول زمان افزایش یابد.
راه حل های مدیریت نشانگرهای آویزان عبارتند از:
- همیشه بعد از تخصیص حافظه، نشانگرها را روی NULL قرار دهید تا از تبدیل شدن آنها به نشانگرهای آویزان جلوگیری کنید.
- از استفاده از اشاره گرهایی که خارج از محدوده هستند و نامعتبر می شوند خودداری کنید.
- از اشاره گرهای هوشمند یا کتابخانه های مدیریت حافظه استفاده کنید که به مدیریت قوی تر تخصیص حافظه کمک می کنند.
ویژگی های اصلی و مقایسه با اصطلاحات مشابه
| مدت، اصطلاح | شرح |
|---|---|
| اشاره گر آویزان | اشاره گر که به حافظه اختصاص داده شده اشاره می کند. |
| اشاره گر پوچ | اشاره گر که به هیچ مکان حافظه اشاره نمی کند. |
| اشاره گر وحشی | اشاره گر که حاوی یک آدرس دلخواه است و مقداردهی اولیه نشده است. |
| نشانگر خالی | یک نوع اشاره گر عمومی که فاقد اطلاعات نوع است. |
نشانگرهای آویزان از نظر رفتار و تأثیر بالقوه بر برنامه با نشانگرهای پوچ، نشانگرهای وحشی و نشانگرهای خالی تفاوت دارند. در حالی که نشانگرهای پوچ و نشانگرهای خالی ذاتاً مشکل ساز نیستند، اشاره گرهای وحشی و نشانگرهای آویزان در صورت استفاده نادرست می توانند منجر به مشکلات جدی شوند.
چشم اندازها و فناوری های آینده مرتبط با اشاره گر آویزان
مدیریت اشاره گرها و تخصیص حافظه در زبان های برنامه نویسی مدرن به طور قابل توجهی تکامل یافته است. زبان‌های جدیدتر مانند جاوا، C# و پایتون از مدیریت خودکار حافظه (جمع‌آوری زباله) یا مکانیسم‌های مدیریت نشانگر ایمن‌تر استفاده می‌کنند که خطر ایجاد نشانگرهای آویزان را کاهش می‌دهد.
با این حال، در برنامه‌های کاربردی حیاتی و برنامه‌نویسی سیستم‌ها، C و C++ هنوز به طور گسترده استفاده می‌شوند. محققان و توسعه دهندگان زبان به کاوش راه حل هایی برای مدیریت کارآمدتر حافظه و جلوگیری از مشکلاتی مانند نشانگرهای آویزان ادامه می دهند.
چگونه می توان از سرورهای پروکسی استفاده کرد یا با اشاره گر آویزان مرتبط شد
سرورهای پروکسی به عنوان واسطه بین کلاینت ها و سرورها عمل می کنند و عملکردهای مختلفی مانند کش کردن، فیلتر کردن محتوا و بهبودهای امنیتی را ارائه می دهند. اگرچه سرورهای پروکسی مستقیماً با اشاره گرهای آویزان مرتبط نیستند، اما نقش مهمی در امنیت برنامه های وب دارند. از سرورهای پروکسی می توان برای اجرای اقدامات امنیتی استفاده کرد که در برابر آسیب پذیری های رایج، از جمله آسیب پذیری های ناشی از نشانگرهای آویزان و سایر مسائل مربوط به حافظه، محافظت می کنند.
لینک های مربوطه
برای اطلاعات بیشتر در مورد دانگلینگ پوینترها می توانید به منابع زیر مراجعه کنید:
به خاطر داشته باشید که درک و مدیریت نشانگرهای آویزان برای نوشتن نرم افزار قوی و ایمن بسیار مهم است. با مدیریت دقیق تخصیص و تخصیص حافظه، توسعه دهندگان می توانند از بسیاری از مشکلات احتمالی مرتبط با اشاره گرهای آویزان اجتناب کنند.
