Читать онлайн "Основы программирования в Linux" - Мэтью Нейл - RuLit

Неудивительно, что существуют коммерческие и бесплатные средства, способные помочь в решении проблем этих двух типов. Например, есть много разных версий функций malloc и free, которые содержат дополнительный код для проверки выделения и освобождения блоков памяти и пытаются учесть двойное освобождение блока и другие типы неправильного использования памяти.

ElectricFence

Библиотека ElectricFence была разработана Брюсом Перенсом (Bruce Perens). Она доступна как необязательный компонент в некоторых дистрибутивах Linux, таких как Red Hat (Enterprise и Fedora), SUSE и openSUSE, и может быть легко найдена в Интернете. Это средство пытается применять виртуальную память системы Linux для защиты памяти, используемой функциями malloc и free, и аварийного останова программы в момент повреждения памяти.

Выполните упражнение 10.3.

Упражнение 10.3. Применение библиотеки ElectricFence

Далее приведена программа efence.c, которая выделяет память с помощью функции malloc и пишет данные за концом выделенного блока. Познакомьтесь с ней и посмотрите, что произойдет.

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main() {

char *ptr = (char *)malloc(1024);

ptr[0] = 0;

/* Теперь пишет за пределы блока */

ptr[1024] = 0;

exit(0);

}

Когда вы откомпилируете и выполните программу, то не увидите некорректного поведения. Однако вероятно, что область памяти, выделенная malloc, повреждена, и вы, в конце концов, попадете в беду.

$ cc -о efence efence.с

$ ./efence

$

Тем не менее, если вы возьмете ту же самую программу и скомпонуйте ее с библиотекой ElectricFence (libefence.a), то получите немедленный отклик:

$ cc -о efence efence.с -lefence

$ ./efence

Electric Fence 2.2.0 Copyright (С) 1987-1999 Bruce Perens <bruce@perens.com>

Segmentation fault

$

Выполнение под контролем отладчика позволяет получить подробное описание проблемы;

$ cc -g -о efence efence.с -lefence

$ gdb efence

(gdb) run

Starting program: /home/neil/BLP4e/chapter10/efence

Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.

[Switching to Thread 1024 (LWP 1869)]

0x08048512 in main () at efence.c:10

10 ptr[1024] = 0;

(gdb)

Как это работает

Библиотека ElectricFence заменяет функцию malloc и связанные с ней функции версиями, применяющими аппаратные средства виртуальной памяти для защиты от несанкционированного доступа к памяти. При возникновении подобного обращения к памяти порождается сигнал нарушения сегментации и программа останавливается.

valgrind

Средство valgrind способно обнаруживать многие из обсуждавшихся нами проблем (упражнение 10.4). Прежде всего, оно умеет находить ошибки доступа, к массиву и утечки памяти. Это средство, возможно, не включено в ваш дистрибутив Linux, но его можно найти на Web-сайте http://valgrind.org.

Для применения valgrind даже не требуется перекомпиляции программы, и вы можете находить ошибки доступа к памяти в выполняющейся программе. Данное средство заслуживает внимания; оно применяется в основных разработках, включая среду KDE версии 3.

Упражнение 10.4. Средство valgrind

Далее приведена программа checker.c, которая выделяет некоторый объем памяти, читает область памяти и записывает данные за пределами выделенного участка, а затем делает выделенный участок недоступным.

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main() {

char *ptr = (char *)malloc(1024);

char ch;

/* Неинициализированное чтение */

ch = ptr[1024];

/* Запись за пределами блока */

ptr[1024] = 0;

/* Потеря блока */

ptr = 0;

exit(0);

}

Для применения valgrind вы просто выполняете команду valgrind, передав ей опции, задающие нужные виды проверок, и далее указав программу для выполнения с ее аргументами (если таковые есть).

При выполнении программы с valgrind вы увидите множество обнаруженных проблем:

$ valgrind --leak-check=yes -v ./checker

==4780== Memcheck, a memory error detector.

==4780== Using LibVEX rev 1732, a library for dynamic binary translation.

==4780== Using valgrind-3.2.3, a dynamic binary instrumentation framework.

==4780==

--4780-- Command line

--4780-- ./checker

--4780-- Startup, with flags:

--4780-- --leak-check=yes

--4780-- -v