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 записывать данные, и предотвращая запись, когда размера недостаточно. Встроенные функции, описанные ниже, дают лучшие результаты, когда используются вместе и при включенном оптимизации. Например, для определения размеров объектов через границы функций или для отслеживания присваиваний указателей через нетривиальные потоки управления они полагаются на различные оптимизационные пассы, включенные с -O2. Однако в определенной 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 число байтов от ptr до конца объекта, на который указывает указатель ptr (если известно во время компиляции). Для определения размеров динамически выделенных объектов функция полагается на функции выделения, вызываемые для получения памяти, которая должна быть объявлена с атрибутом alloc_size (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 во время компиляции, возвращаемое число является максимальным из оставшихся байтов в этих объектах, если type & 2 равно 0, и минимальным, если оно отлично от нуля. Если невозможно определить, на какие объекты указывает ptr во время компиляции, __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, ближайшее окружающее подобъект считается объектом, на который указывает указатель. Второй бит определяет, вычисляется ли максимум или минимум 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));

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

аналогична __builtin_object_size, возвращая количество байтов от ptr до конца объекта, на который указывает указатель ptr, за исключением того, что возвращаемый размер может не быть константой. Это приводит к успешному вычислению оценок размера объектов в более широком диапазоне случаев использования и может быть более точным, чем __builtin_object_size, но это влечёт за собой штраф производительности, так как может добавить временные затраты на вычисление размера. Семантика type, а также значения возврата в случае, если невозможно определить, на какие объекты указывает ptr во время компиляции, такая же, как в случае __builtin_object_size.

Для многих распространенных функций работы со строками добавлены встроенные функции, например, для memcpy __builtin___memcpy_chk предоставлена 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 работы со строками, такие как memcpy, если последний аргумент равен (size_t) -1 или если во время компиляции известно, что объект назначения не будет переполнен. Если компилятор может определить во время компиляции, что объект всегда будет переполнен, он выдаёт 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 неизменённым функциям __sprintf_chk и т. д. и может содержать реализационные специфические флаги о том, какие дополнительные меры безопасности может принять функция проверки, такие как обработка %n по-разному.

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

В дополнение к этому, существуют встроенные функции проверки __builtin___printf_chk, __builtin___vprintf_chk, __builtin___fprintf_chk и __builtin___vfprintf_chk. У них всего один дополнительный аргумент, flag, непосредственно перед строкой формата fmt. Если компилятор может оптимизировать их до fputc и т. д., он это делает; в противном случае вызывается функция проверки, и аргумент flag передаётся ей.

Далее: Другие встроенные функции, Предыдущее: Расширения x86-специфической модели памяти для транзакционной памяти, Вверх: Расширения C [Содержание][Индекс]