6.58 Встроенные функции проверки размера объектов ¶

GCC реализует ограниченный механизм защиты от переполнения буфера, который может предотвратить некоторые атаки переполнения буфера, определяя размеры объектов, в которые собираются записать данные, и предотвращая запись, когда размер недостаточен. Встроенные функции, описанные ниже, дают лучшие результаты, когда используются вместе и при включенном оптимизации. Например, для обнаружения размеров объектов через границы функций или для слежения за присваиваниями указателей через нетривиальную структуру управления они полагаются на различные этапы оптимизации, включенные с -O2. Однако в ограниченной степени они могут использоваться и без оптимизации.

Встроенная функция: size_t __builtin_object_size (const void * ptr, int type) ¶

является встроенной конструкцией, которая возвращает постоянное количество байтов от ptr до конца объекта, на который указывает указатель ptr (если известно на этапе компиляции). Для определения размеров динамически выделенных объектов функция опирается на функции выделения, вызываемые для получения хранилища, которое должно быть объявлено с alloc_size атрибутом (см. Общие атрибуты функций). __builtin_object_size никогда не оценивает свои аргументы для побочных эффектов. Если в них есть побочные эффекты, она возвращает (size_t) -1 для type 0 или 1 и (size_t) 0 для type 2 или 3. Если существует несколько объектов, на которые может указывать ptr, и все они известны на этапе компиляции, возвращаемое число является максимальным из оставшихся байтовых счётчиков в этих объектах, если type & 2 равно 0, и минимальным, если оно отлично от нуля. Если определить, на какие объекты указывает ptr на этапе компиляции невозможно, __builtin_object_size должно вернуть (size_t) -1 для type 0 или 1 и (size_t) 0 для type 2 или 3.

type — целочисленная константа от 0 до 3. Если младший бит равен нулю, объекты являются целыми переменными, если он установлен, ближайший окружающий подобъект рассматривается как объект, на который указывает указатель. Второй бит определяет, вычисляется ли максимальное или минимальное количество оставшихся байтов.

struct V { char buf1[10]; int b; char buf2[10]; } var;
char *p = &var.buf1[1], *q = &var.b;

/* Here the object p points to is var.  */
assert (__builtin_object_size (p, 0) == sizeof (var) - 1);
/* The subobject p points to is var.buf1.  */
assert (__builtin_object_size (p, 1) == sizeof (var.buf1) - 1);
/* The object q points to is var.  */
assert (__builtin_object_size (q, 0)
        == (char *) (&var + 1) - (char *) &var.b);
/* The subobject q points to is var.b.  */
assert (__builtin_object_size (q, 1) == sizeof (var.b));

Для многих общих функций обработки строк добавлены встроенные функции, например, для memcpy __builtin___memcpy_chk предоставляется встроенная функция. Эта встроенная функция имеет дополнительный последний аргумент, который представляет собой количество оставшихся байтов в объекте, на который указывает аргумент dest, или (size_t) -1, если размер неизвестен.

Встроенные функции оптимизируются в обычные функции обработки строк, например, memcpy, если последний аргумент (size_t) -1 или если на этапе компиляции известно, что объект назначения не будет переполнен. Если компилятор может определить на этапе компиляции, что объект всегда будет переполнен, он выдает предупреждение.

Предполагаемое использование, например:

#undef memcpy
#define bos0(dest) __builtin_object_size (dest, 0)
#define memcpy(dest, src, n) \
  __builtin___memcpy_chk (dest, src, n, bos0 (dest))

char *volatile p;
char buf[10];
/* It is unknown what object p points to, so this is optimized
   into plain memcpy - no checking is possible.  */
memcpy (p, "abcde", n);
/* Destination is known and length too.  It is known at compile
   time there will be no overflow.  */
memcpy (&buf[5], "abcde", 5);
/* Destination is known, but the length is not known at compile time.
   This will result in __memcpy_chk call that can check for overflow
   at run time.  */
memcpy (&buf[5], "abcde", n);
/* Destination is known and it is known at compile time there will
   be overflow.  There will be a warning and __memcpy_chk call that
   will abort the program at run time.  */
memcpy (&buf[6], "abcde", 5);

Такие встроенные функции предоставляются для memcpy, mempcpy, memmove, memset, strcpy, stpcpy, strncpy, strcat и strncat.

Также существуют встроенные функции проверки для функций форматированного вывода.

int __builtin___sprintf_chk (char *s, int flag, size_t os, const char *fmt, ...);
int __builtin___snprintf_chk (char *s, size_t maxlen, int flag, size_t os,
                              const char *fmt, ...);
int __builtin___vsprintf_chk (char *s, int flag, size_t os, const char *fmt,
                              va_list ap);
int __builtin___vsnprintf_chk (char *s, size_t maxlen, int flag, size_t os,
                               const char *fmt, va_list ap);

Добавленный аргумент flag передаётся без изменений функциям __sprintf_chk и др. и может содержать зависящие от реализации флаги о дополнительных мерах безопасности, которые может принять функция проверки, таких как обработка %n по-разному.

Аргумент os — размер объекта, на который указывает s, как и в других встроенных функциях. Однако есть небольшая разница в поведении: если os равно (size_t) -1, встроенные функции оптимизируются в неограниченные функции только если flag равен 0, в противном случае функция проверки вызывается с аргументом os, установленным в (size_t) -1.

Кроме того, существуют встроенные функции проверки __builtin___printf_chk, __builtin___vprintf_chk, __builtin___fprintf_chk и __builtin___vfprintf_chk. Они имеют только один дополнительный аргумент flag непосредственно перед строкой формата fmt. Если компилятор может оптимизировать их до функций fputc и т. д., он делает это, иначе вызывается функция проверки, и аргумент flag передаётся ей.