使用地址清理器和静态初始化顺序的附加 asan 标志时，g++ 5 和 6 出现错误

Question

我的图书馆 doctest is tested with 200+ builds on travis CI - x86/x64 Debug/Release linux/osx 和广泛的运行ge 编译器 - 从 gcc 4.4 到 6 和 clang 3.4 到3.8

我所有的测试都是运行通过 valgrind 和地址消毒器（也是 UB 消毒器）。

我最近发现并非 ASAN 的所有功能都默认启用 - 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收到如下例代码的错误。

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

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

static int dummy = reg();

int main() { return getStatic(); }

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

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

和运行像这样：

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)

与g++-6 (Ubuntu 6.1.1-3ubuntu11~12.04.1) 6.1.1 20160511

相同

当我执行以下 3 项操作之一时错误消失：

使用 clang++（任何版本）代替 g++
删除 -O2 并使用 -O0
把dummy前面的static去掉

为什么会这样？如果是错误 - 是否已报告？如何避免？

编辑：

@vadikrobot 说即使这样：static int data = 0; static int dummy = data; int main() { } 也会产生问题。

编辑：

@ead 的回答是正确的，但是我找到了一种方法来绕过静态虚拟对象的删除，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。我不知道说这是一个错误（因为我所知道的一切都来自逆向工程），但是 gcc 至少有一些改进的空间。但 asan 在处理这种情况时也可以更加稳健。

出了什么问题？对于我的解释，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() { }

首先我们编译没有优化：g++ -O0 -S (here the whole assembler code)

最重要的几点是：

-有两个全局变量，分别用于data和dummy整型静态变量：

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

-在 .init_array 部分中记录了在 main 之前调用的所有函数。在我们的例子中，这是 _GLOBAL__sub_I_main:

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

-正如所料，全局变量在_GLOBAL__sub_I_main:

某处初始化

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

建立之后，让我们来看看 optimized version:

static变量是本地的，只能从这个翻译单元访问，这里没有用到，所以根本不用，所以优化了。
.init_array 部分没有任何内容，因为没有要初始化的内容。
奇怪的是，还有一个未使用的 _GLOBAL__sub_I_main 函数，它什么都不做。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here）：

最重要的是：.init_array 部分现在有更多的初始化消毒剂所需的函数，最终所有这些重要函数都按以下顺序调用：

call    __asan_init
call    __asan_register_globals
call    __asan_before_dynamic_init
call    __asan_report_store4
call    __asan_after_dynamic_init

optimized version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。这个可以。

-但奇怪的是 .init_array 部分现在再次包含不需要的方法 _GLOBAL__sub_I_main，它不初始化任何全局变量（它们被优化掉），但调用 __asan_before_dynamic_init:

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

这个问题：似乎不允许在没有事先调用 __asan_register_globals 的情况下调用 __asan_before_dynamic_init 因为某些指针似乎是 NULL - 您的错误跟踪是一个失败的断言。

确定之后，让我们来解决你的问题：

static int dummy = reg(); 没有在这个翻译单元的任何地方使用，因此被优化掉了，没有全局变量，在 [=32= 的坏情况下你会运行 ] 没有 __asan_register_globals.
没有 static，变量 dummy 可以从不同的翻译单元使用，因此无法优化 - 有全局变量，因此 __asan_register_globals 是打电话。
为什么 5.0 之前的 gcc 版本可以工作？可悲的是，他们不会优化未使用的全局 static 变量。

怎么办？

你应该向 gcc 报告这个问题。
作为解决方法，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，如果不用于其他目的，也可能删除函数 reg()。

Answer 2

这应该最近在 GCC 中得到修复：https://gcc.gnu.org/bugzilla/show_bug.cgi?format=multiple&id=77396

使用地址清理器和静态初始化顺序的附加 asan 标志时，g++ 5 和 6 出现错误

errors with g++ 5 and 6 when using address sanitizer and additional asan flags for static initialization order

c++

g++

clang

address-sanitizer