Clang 的 UBSan 和函数指针：这是非法的吗？

Question

我正在尝试通过函数指针调用一些 C++ 函数 table，该函数指针作为 C 符号从共享对象中导出。该代码实际上可以正常工作，但 Clang 的未定义行为消毒剂（= UBSan）认为我进行的调用是非法的，如下所示：

==11410==WARNING: Trying to symbolize code, but external symbolizer is not initialized!
path/to/HelloWorld.cpp:25:13: runtime error: call to function (unknown) through pointer to incorrect function type 'foo::CBar &(*)()'
(./libFoo.so+0x20af0): note: (unknown) defined here

由于 Clang 的未定义行为净化器，通过函数指针间接调用 returns C++ 标准 class 对象引用的函数是合法的 但这是非法的对于用户定义的 class。有人能告诉我它有什么问题吗？

我一直在尝试在 Ubuntu 14.04 上使用 Clang-llvm 3.4-1ubuntu3 和 CMake 2.8.12.2。要重现该现象，请将以下 5 个文件 放在同一目录中并调用 build.sh。它将创建一个 makefile 并构建项目，并且运行 executable.

Foo.h

#ifndef FOO_H
#define FOO_H

#include <string>

//
#define EXPORT __attribute__ ((visibility ("default")))

namespace foo {
    class CBar
    {
        // empty
    };

    class CFoo
    {
    public:
        static CBar& GetUdClass();
        static std::string& GetStdString();
    };

    // function pointer table.
    typedef struct
    {
        CBar& (*GetUdClass)();
        std::string& (*GetStdString)();
    } fptr_t;

    //! function pointer table which is exported.
    extern "C" EXPORT const fptr_t FptrInFoo;
}

#endif

Foo.cpp

#include "Foo.h"
#include <iostream>

using namespace std;

namespace foo
{
    // returns reference of a static user-defined class object.
    CBar& CFoo::GetUdClass()
    {
        cout << "CFoo::GetUdClass" << endl;
        return *(new CBar);
    }

    // returns reference of a static C++ standard class object.
    std::string& CFoo::GetStdString()
    {
        cout << "CFoo::GetStdString" << endl;
        return *(new string("Hello"));
    }

    // function pointer table which is to be dynamically loaded.
    const fptr_t FptrInFoo = {
        CFoo::GetUdClass,
        CFoo::GetStdString,
    };
}

HelloWorld.cpp

#include <iostream>
#include <string>
#include <dirent.h>
#include <dlfcn.h>
#include "Foo.h"

using namespace std;
using namespace foo;

int main()
{
    // Retrieve a shared object.
    const string LibName("./libFoo.so");
    void *pLibHandle = dlopen(LibName.c_str(), RTLD_LAZY);
    if (pLibHandle != 0) {
        cout << endl;
        cout << "Info: " << LibName << " found at " << pLibHandle << endl;
        // Try to bind a function pointer table:
        const string SymName("FptrInFoo");
        const fptr_t *DynLoadedFptr = static_cast<const fptr_t *>(dlsym(pLibHandle, SymName.c_str()));
        if (DynLoadedFptr != 0) {
            cout << "Info: " << SymName << " found at " << DynLoadedFptr << endl;
            cout << endl;
            // Do something with the functions in the function table pointer.
            DynLoadedFptr->GetUdClass();    // Q1. Why Clang UBSan find this is illegal??
            DynLoadedFptr->GetStdString();  // Q2. And why is this legal??
        } else {
            cout << "Warning: Not found symbol" << endl;
            cout << dlerror() << endl;
        }
    } else {
        cout << "Warning: Not found library" << endl;
        cout << dlerror() << endl;
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

CMakeLists.txt

project (test)

if(COMMAND cmake_policy)
      cmake_policy(SET CMP0003 NEW)
endif(COMMAND cmake_policy)

set(CMAKE_SHARED_LINKER_FLAGS "${CMAKE_SHARED_LINKER_FLAGS} -Wl,-rpath,$ORIGIN")

add_library(Foo SHARED Foo.cpp)

add_executable(HelloWorld HelloWorld.cpp)
target_link_libraries (HelloWorld dl)

build.sh

#!/bin/bash

# 1. create a build directory.
if [ -d _build ]; then
    rm -rf _build
fi
mkdir _build
cd _build

# 2. generate a makefile.
CC=clang CXX=clang++ CXXFLAGS="-fvisibility=hidden -fsanitize=undefined -O0 -g3" cmake ..

# 3. build.
make

# 4. and run the executable.
./HelloWorld

我一直在努力寻找线索来深入研究这个问题，并意识到这个问题是由消毒剂 (-fsanitize=function) 的 "function" 选项发现的，但没有太多记录。如果你们能给我一个看起来像来自另一个星球的运行time 错误消息的合理解释，我将不胜感激。谢谢。

Clang 在输出中指出的 "unknown" 是什么？

下面是 addr2line 的输出，用于检查消毒剂的 "unknown"：

$ addr2line -Cfe _build/libFoo.so 0x20af0
foo::CFoo::GetUdClass()
path/to/Foo.cpp:12

嗯，果然是我期待的功能。你能猜出 Clang 看起来有何不同吗？

Answer 1

CBar 的 typeinfo 需要具有默认的函数类型可见性，Clang 在 Linux 上可执行文件和动态库将其视为相同；将 Foo.h 更改为：

  class EXPORT CBar
  {
      ...
  }

Clang 的 UBSan 和函数指针：这是非法的吗？

Clang's UBSan & Function Pointer: Is this illegal?

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clang

ubsan