整数溢出不一致

Question

请原谅我这个问题.我寻找类似问题的答案,但我仍然对我的问题感到困惑.所以无论如何我会拍这个问题.我正在使用名为libexif的C库来处理图像数据.我在我的Linux桌面和MIPS板上运行我的应用程序(使用此库).对于特定的图像文件,当我尝试获取创建的时间时,我收到错误/无效值.在进一步调试时,我看到对于这个特定的图像文件,我没有按预期获得标记(EXIF_TAG_DATE_TIME).

该库具有多个实用功能.大多数功能的结构如下

int16_t 
exif_get_sshort (const unsigned char *buf, ExifByteOrder order)
{
    if (!buf) return 0;
        switch (order) {
        case EXIF_BYTE_ORDER_MOTOROLA:
                return ((buf[0] << 8) | buf[1]);
        case EXIF_BYTE_ORDER_INTEL:
                return ((buf[1] << 8) | buf[0]);
        }

    /* Won't be reached */
    return (0);
}

uint16_t
exif_get_short (const unsigned char *buf, ExifByteOrder order)
{
    return (exif_get_sshort (buf, order) & 0xffff);
}

当库试图调查原始数据中是否存在标记时,它会调用exif_get_short()并将返回的值赋给一个类型为enum(int)的变量.

在错误情况下,exif_get_short()应该返回无符号值(34687)返回一个负数(-30871),这会从图像数据中提取整个标记提取.

34687超出了最大可表示的int16_t值的范围.因此导致溢出.当我在代码中进行这种轻微修改时,一切似乎都运行正常

uint16_t
exif_get_short (const unsigned char *buf, ExifByteOrder order)
{
    int temp = (exif_get_sshort (buf, order) & 0xffff);
        return temp;
}

但由于这是一个非常稳定的库并且使用了相当长的一段时间,它让我相信我可能会在这里遗漏一些东西.此外,这是为其他实用程序功能构建代码的一般方式.例如:exif_get_long()打电话exif_get_slong().然后我必须更改所有实用程序功能.

令我困惑的是,当我在我的linux桌面上运行这段代码以获取错误文件时,我发现没有任何问题,并且原始库代码的工作正常.这让我相信UINT16_MAX和INT16_MAX宏可能在我的桌面和MIPS板上有不同的值.但不幸的是,情况并非如此.两者都在电路板和桌面上打印相同的值.如果这段代码失败,它也应该在我的桌面上失败.

我在这里错过了什么？任何提示都将非常感激.

编辑:调用exif_get_short()的代码是这样的:

ExifTag tag;
...
tag = exif_get_short (d + offset + 12 * i, data->priv->order);
switch (tag) {
...
...

ExifTag类型如下:

typedef enum {
    EXIF_TAG_GPS_VERSION_ID             = 0x0000,
EXIF_TAG_INTEROPERABILITY_INDEX     = 0x0001,
    ...
    ...
    }ExifTag ;

使用的交叉编译器是mipsisa32r2el-timesys-linux-gnu-gcc

CFLAGS        = -pipe -mips32r2 -mtune=74kc -mdspr2 -Werror -O3 -Wall -W -D_REENTRANT -fPIC $(DEFINES)

我在Qt-Qt Media hub中使用libexif(实际上libexif与Qt Media hub一起使用)

编辑2:一些额外的观察:我正在观察奇怪的事情.我已将print语句放在exif_get_short()中.就在回来之前

printf("return_value %d\n %u\n",exif_get_sshort (buf, order) & 0xffff, exif_get_sshort (buf, order) & 0xffff);
return (exif_get_sshort (buf, order) & 0xffff);

我看到以下o/p:return_value 34665 34665

然后我还在调用exif_get_short()的代码中插入了print语句

....
tag = exif_get_short (d + offset + 12 * i, data->priv->order);
printf("TAG %d %u\n",tag,tag);

我看到以下o/p:TAG -30871 4294936425

EDIT3:在MIPS板上发布exif_get_short()和exif_get_sshort()的汇编代码

        .file   1 "exif-utils.c"
    .section .mdebug.abi32
    .previous
    .gnu_attribute 4, 1
    .abicalls
    .text
    .align  2
    .globl  exif_get_sshort
    .ent    exif_get_sshort
    .type   exif_get_sshort, @function
exif_get_sshort:
    .set    nomips16
    .frame  $sp,0,$31       # vars= 0, regs= 0/0, args= 0, gp= 0
    .mask   0x00000000,0
    .fmask  0x00000000,0
    .set    noreorder
    .set    nomacro

    beq $4,$0,$L2
    nop

    beq $5,$0,$L3
    nop

    li  $2,1            # 0x1
    beq $5,$2,$L8
    nop

$L2:

    j   $31
    move    $2,$0

$L3:

    lbu $2,0($4)
    lbu $3,1($4)
    sll $2,$2,8
    or  $2,$2,$3
    j   $31
    seh $2,$2

$L8:

    lbu $2,1($4)
    lbu $3,0($4)
    sll $2,$2,8
    or  $2,$2,$3
    j   $31
    seh $2,$2

    .set    macro
    .set    reorder
    .end    exif_get_sshort
    .align  2
    .globl  exif_get_short
    .ent    exif_get_short
    .type   exif_get_short, @function

exif_get_short:

    .set    nomips16
    .frame  $sp,0,$31       # vars= 0, regs= 0/0, args= 0, gp= 0
    .mask   0x00000000,0
    .fmask  0x00000000,0
    .set    noreorder
    .cpload $25
    .set    nomacro

    lw  $25,%call16(exif_get_sshort)($28)
    jr  $25
    nop

    .set    macro
    .set    reorder
    .end    exif_get_short

只是为了完整性,我的linux机器上的ASM代码

    .file   "exif-utils.c"
    .text
    .p2align 4,,15
    .globl  exif_get_sshort
    .type   exif_get_sshort, @function

exif_get_sshort:

.LFB1:

        .cfi_startproc
    xorl    %eax, %eax
    testq   %rdi, %rdi
    je  .L2
    testl   %esi, %esi
    jne .L8
    movzbl  (%rdi), %edx
    movzbl  1(%rdi), %eax
    sall    $8, %edx
    orl %edx, %eax
    ret
    .p2align 4,,10
    .p2align 3

.L8:
    cmpl    $1, %esi
    jne .L2
    movzbl  1(%rdi), %edx
    movzbl  (%rdi), %eax
    sall    $8, %edx
    orl %edx, %eax

.L2:
    rep
    ret
    .cfi_endproc

.LFE1:
    .size   exif_get_sshort, .-exif_get_sshort
    .p2align 4,,15
    .globl  exif_get_short
    .type   exif_get_short, @function

exif_get_short:

.LFB2:
    .cfi_startproc
    jmp exif_get_sshort@PLT
    .cfi_endproc
.LFE2:
    .size   exif_get_short, .-exif_get_short

编辑4:希望我的最后更新:-) ASM代码,编译器选项设置为-O1

exif_get_short:

.set    nomips16
.frame  $sp,32,$31      # vars= 0, regs= 1/0, args= 16, gp= 8
.mask   0x80000000,-4
.fmask  0x00000000,0
.set    noreorder
.cpload $25
.set    nomacro

addiu   $sp,$sp,-32
sw  $31,28($sp)
.cprestore  16
lw  $25,%call16(exif_get_sshort)($28)
jalr    $25
nop

lw  $28,16($sp)
andi    $2,$2,0xffff
lw  $31,28($sp)
j   $31
addiu   $sp,$sp,32

.set    macro
.set    reorder
.end    exif_get_short

Answer 1

MIPS 汇编显示的一件事（尽管我不是 MIPS 汇编方面的专家，所以很有可能我遗漏了一些东西或以其他方式错误）是该exif_get_short()函数只是该exif_get_sshort()函数的别名。所做的只是exif_get_short()跳转到函数的地址exif_get_sshort()。

函数exif_get_sshort()符号将其返回的 16 位值扩展为用于返回的完整 32 位寄存器。这没有任何问题 - 它实际上可能是 MIPS ABI 指定的（我不确定）。

不过，由于exif_get_short()函数只是跳转到exif_get_sshort()函数处，所以没有机会清除寄存器的高16位。

因此，当从缓冲区返回 16 位值 0x8769 时（无论是从exif_get_sshort()或exif_get_short()），$2用于返回函数结果的寄存器包含0xffff8769，它可以有以下解释：

• 作为 32 位signed int：-30871

• 作为 32 位 `unsigned int：4294936425

• 作为 16 位有符号int16_t：-30871

• 作为 16 位无符号uint16_t：34665

如果编译器应该确保$2返回寄存器的返回类型的前 16 位设置为零uint16_t，那么它在其发出的代码中存在错误- 它应该调用并清除上半部分，exif_get_short()而不是跳转到 。返回之前的。exif_get_sshort()exif_get_sshort()$2

从您所看到的行为描述来看，调用代码似乎exif_get_short()期望$2用于返回值的寄存器将清除高 16 位，以便整个 32 位寄存器可以按原样用于 16 位寄存器。 - 位uint16_t值。

我不确定 MIPS ABI 指定了什么（但我猜测它指定寄存器的高 16 位$2应由 eb 清除exif_get_short()），但似乎存在一个代码生成错误，exif_get_short()不能确保$2完全清除在返回之前进行更正，或者调用者exif_get_short()假定 的完整 32 位$2有效，而实际上只有 16 位有效。