使用地址清理程序时的g ++ 5和6的错误以及静态初始化顺序的附加asan标志

Question

我的库doctest在travis CI上进行了200多次构建测试- x86/x64 Debug/Release linux/osx以及各种编译器 - 从gcc 4.4到6以及clang 3.4到3.8

我的所有测试都是通过valgrind和地址消毒剂(也是UB消毒剂)进行的.

我最近发现并非所有ASAN功能都默认开启 - 例如:

• check_initialization_order=true
• detect_stack_use_after_return=true
• strict_init_order=true

所以我启用了它们并开始获取代码错误,如下例所示.

int& getStatic() {
    static int data;
    return data;
}

int reg() { return getStatic() = 0; }

static int dummy = reg();

int main() { return getStatic(); }

编译g++ (Ubuntu 5.2.1-22ubuntu2) 5.2.1 20151010:

g++ -fsanitize=address -g -fno-omit-frame-pointer -O2 a.cpp

并像这样跑:

ASAN_OPTIONS=verbosity=0:strict_string_checks=true:detect_odr_violation=2:check_initialization_order=true:detect_stack_use_after_return=true:strict_init_order=true ./a.out

产生以下错误:

==23425==AddressSanitizer CHECK failed: ../../../../src/libsanitizer/asan/asan_globals.cc:255 "((dynamic_init_globals)) != (0)" (0x0, 0x0)
    #0 0x7f699bd699c1  (/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libasan.so.2+0xa09c1)
    #1 0x7f699bd6e973 in __sanitizer::CheckFailed(char const*, int, char const*, unsigned long long, unsigned long long) (/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libasan.so.2+0xa5973)
    #2 0x7f699bcf2f5c in __asan_before_dynamic_init (/usr/lib/x86_64-linux-gnu/libasan.so.2+0x29f5c)
    #3 0x40075d in __static_initialization_and_destruction_0 /home/onqtam/a.cpp:10
    #4 0x40075d in _GLOBAL__sub_I__Z9getStaticv /home/onqtam/a.cpp:10
    #5 0x40090c in __libc_csu_init (/home/onqtam/a.out+0x40090c)
    #6 0x7f699b91fa4e in __libc_start_main (/lib/x86_64-linux-gnu/libc.so.6+0x20a4e)
    #7 0x4007b8 in _start (/home/onqtam/a.out+0x4007b8)

同样的是 g++-6 (Ubuntu 6.1.1-3ubuntu11~12.04.1) 6.1.1 20160511

当我执行以下三项操作之一时,错误消失:

• 使用clang ++(任何版本)而不是g ++
• 删除-O2并使用-O0
• 删除static前面的dummy

为什么会这样？如果它是一个错误 - 是否报告？怎么避免呢？

编辑:

@vadikrobot说即便如此:static int data = 0; static int dummy = data; int main() { }产生问题.

编辑:

@ead的答案是正确的,但我找到了一种方法来规避静态虚拟的删除,并且asan不再断言:

int& getStatic() {
    static int data = 0;
    return data;
}

int __attribute__((noinline)) reg(int* dummy_ptr) { *dummy_ptr = 5; return getStatic() = 0; }

static int __attribute__((unused)) dummy = reg(&dummy);

int main(int argc, char** argv) { return getStatic(); }

Answer 1

这是gcc 使用asan 的问题。我知道的不足以说这是一个错误（因为我所知道的一切都来自逆向工程），但是 gcc 至少还有一些改进的空间。但阿三在处理此案时可能会更加稳健。

出了什么问题？为了我的解释，我想看一下 vadikrobot 示例的汇编代码，然后再转到您的问题：

static int data = 0; 
static int dummy = data; 
int main() { }

首先我们不优化编译：（g++ -O0 -S 这里是整个汇编代码）

最重要的几点是：

- 有两个全局变量，fordata和dummyinteger 静态变量：

.local  _ZL4data
.comm   _ZL4data,4,4
.local  _ZL5dummy
.comm   _ZL5dummy,4,4

- 在该部分.init_array中注明了在 之前调用的所有函数main。在我们的例子中，这是_GLOBAL__sub_I_main：

.section    .init_array,"aw"
.align 8
.quad   _GLOBAL__sub_I_main

- 正如预期的那样，全局变量在_GLOBAL__sub_I_main以下位置初始化：

_GLOBAL__sub_I_main:
    ...
    #in this function is the initialization
    call    _Z41__static_initialization_and_destruction_0ii
    ...

确定后，让我们来看看优化的版本：

1. 该static变量是局部的，只能从这个转换单元访问，这里不再使用，所以他们根本不使用，因此进行了优化。
2. 节中什么都没有.init_array，因为没有什么要初始化的。
3. 奇怪的是，仍然有一个未使用的_GLOBAL__sub_I_main函数，它什么也不做。我想它也应该被优化掉。

现在让我们来看看未优化的版本-fsanitize=address（完整的汇编代码在这里）：

最重要的是：部分.init_array现在有更多用于初始化消毒剂的函数，最终所有这些都会导致这些重要函数按以下顺序被调用：

call    __asan_init
call    __asan_register_globals
call    __asan_before_dynamic_init
call    __asan_report_store4
call    __asan_after_dynamic_init

优化版有什么不同？

- 没有全局变量（毕竟它们被优化掉了），所以__asan_register_globals没有被调用。还行吧。

- 但奇怪的是，该部分.init_array现在再次包含不需要的方法_GLOBAL__sub_I_main，该方法不会初始化任何全局变量（它们已被优化掉），而是调用__asan_before_dynamic_init：

_GLOBAL__sub_I_main:
    .cfi_startproc
    subq    $8, %rsp
    .cfi_def_cfa_offset 16
    movl    $.LC0, %edi
    call    __asan_before_dynamic_init
    ...

问题在于：似乎不允许在__asan_before_dynamic_init没有事先调用的情况下调用，__asan_register_globals因为某些指针似乎是NULL- 您的错误跟踪是失败的断言。

确定之后，让我们来解决你的问题：

1. static int dummy = reg();在这个翻译单元的任何地方都没有使用，因此被优化掉了，没有全局变量，你将在__asan_before_dynamic_init没有__asan_register_globals.

2. 没有static，变量dummy可以从不同的翻译单元使用，因此无法优化掉 - 有全局变量，因此 __asan_register_globals被调用。

3. 为什么 5.0 之前的 gcc 版本有效？可悲的是，他们不会优化未使用的全局static变量。

该怎么办？

1. 你应该向 gcc 报告这个问题。
2. 作为一种解决方法，我会手动进行优化。

例如：

int& getStatic() {
    static int data=0;
    return data;
}

并删除静态变量dummy，也可能删除函数reg()，如果它不用于其他目的。