Dotaz: C - jak hlídat přístup mimo pole na stacku?

[David Martinek]

Mám dotaz pro programátory v céčku: Existuje nějaký nástroj pro hlídání neoprávněného přístupu k paměti na zásobníku? Jde mi o detekování tohoto typu chyb:

void func(void)
{
  int pole[3] = {0};

  pole[3] = 123; // zápis do nepřidělené paměti

  printf("%d", pole[3]); //čtení z paměti, která mi nepatří
}

Zkoušel jsem valgrind, ale ten tyto problémy hlídá pouze u dynamicky alokovaných polí - tedy na heapu. Pokud je pole lokální - na zásobníku, neodhalí to.

Odpovědi

[CIJOML]

1) porid si CPU s nx bitem a prislusny patch do jadra
2) programuj jinak nez jako prase
3) zaregistruj se do bugtraq a upgraduj
4) V jadru existuje volba
Check for stack overflows
Ale jak to maka nevim

A to je asi tak vse, pratele :)

[unchallenger]

Ad 1. NX řeší spouštění kódu ze zásobníku, ne obyčejné přetečení.

Ad 2. Souhlas ... i když i mistr tesař se někdy utne ;)

Ad 3. WTF?

Problém se zásobníkem je, že je (a) malý, takže moc nelze použít metody typu ElectricFence (b) celý tvůj a v podstatě kamkoli do něj je v některých situacích v pořádku psát, takže lze stěží definovat oblasti, kam se psát nesmí.

FM najde tohle: http://www.xmailserver.org/gmm.html, ale na tvoje příklady to stejně nepomůže, tam jedině nepsat jako prase...

[David Martinek]

Díky za odpověď. Tajně jsem doufal, že někdo bude znát nějaký superchytrý nástroj, který by to zvládnul detekovat, i když jsem sám nic takového nenašel.

Osobně by se mi to docela hodilo jako pomůcka pro opravování školních projektů a studentům jako pomůcka pro jejich vytváření.

----

WTF == World Takewondo Federation?

[unchallenger]

;-) WTF = What The F*** (je to v Google hned za World Takewondo Federation)

Ladění přepsání zásobníku je opravdu celkem pruda, hlavně proto, že když to konečně segfaultne, už se často ani nedozvíš, v jaké funkci, protože je přepsaný zásobník...

Obecná kontrola přepsání polí na zásobníku by vyžadovala spolupráci kompilátoru, který by (a) přidal do kódu kontroly mezí pro každý přístup (to gcc dokonce umí, ale jen pro Fortran a Javu) (b) zařídil, aby se kolem polí na zásobníku nechala nějaká neinicializovaná mezera, takže by pak valgrind mohl být byl k něčemu...

[David Martinek]

Tak jsem nad tím přemýšlel a nabyl jsem přesvědčení, že kompilátor céčka z principu nemůže do kódu přidávat kontrolu mezí. Je to daň za adresovou aritmetiku a slabý typový systém. V Céčku totiž není principiální rozdíl mezi typem pole a typem ukazatel. Překladač si nemůže být jistý, jestli parametr funkce int * je ukazatel nebo pole. V Pascalu je údaj o délce pole součástí definice datového typu. V céčku to tak není.

Napadlo mě, že by překladač C mohl pro kontrolu mezí před každé pole zapisovat údaj o skutečné velikosti, ale právě kvůli adresové aritmetice by to nebylo k ničemu. Když mám funkci

void func(char *pole)
{
  printf("%s", pole);
}

tak jí můžu předat jakoukoli adresu - třeba i ukazatel doprostřed pole - u operací se stringy se to tak běžně dělá. Můžu to potom volat třeba takto:

char *str = "Te pero sombrero!";
func(str+8);

Překladač by potom uprostřed této funkce nebyl schopen najít skutečný začátek toho pole. Kus před tímto ukazatelem by hledal údaj o rozměrech, ale bylo by tam něco úplně jiného.

Tak si začínám myslet, že žádný nástroj, který bych potřeboval neexistuje a asi ani existovat nebude.

[unchallenger]

Jo, pokud předáváš pointery doprostřed polí alokovaných na zásobníku kamsi, tak to nefunguje. Nicméně protože pole alokovaná na zásobníku mají jasnou velikost, tak operace uvnitř funkce samotné (tj. tvé příklady) by to hlídat mohlo.

Jinak samozřejmě můžeš (studenti mohou) používat lepší funkce pro práci s řetězci z nějaké knihovy, např. z GLib (-> GString), které si pamatují alokovanou délku ... a také je ale typicky nealokuješ na zásobníku, takže lze použít ledasjaké debugovací metody. Zrovna řetěce bych tak jako tak na zásobníku moc nealokoval, to přetečení vyloženě přivolává ;)

OTOH pokud se mají naučit, jak věci dělat elementárně a ručně, tak jen ať debuggují, ono jim to neuškodi...

[CIJOML]

A co kdyz jste na vejsce to vypsat jako diplomovou praci? Treba z toho neco vypadne :)

[CIJOML]

jasne, ale co te hlavne zajima je prave to spusteni kodu na zasobniku :) zbytek je z pohledu programovani nevyznamna chyba v kodu co zpusobi pouze pad aplikace :)

[unchallenger]

Řekl bych, že ty studenty zajímá nástroj, který jim pomůže chybu najít. Věc, která zabrání zneužití přetečení zásobníku, když už se vyskytne ve finální verzi, je užitečná pro ostré nasazení, nikoli pro vývoj, kde chceš předně tu chybu odstranit (nehledě na to, že ve školních projektících asi těch chyb bude hafo...).

[unchallenger]

A nedá mi ještě nedodat:

“Debugging is twice as hard as writing the code in the first place. Therefore, if you write the code as cleverly as possible, you are, by definition, not smart enough to debug it.” – Brian W. Kernighan

Což je taková základní poučka, pokud člověk chce někdy ty chyby ve svém kódu najít...

[Petr]

Neber to zle, ale jestli neuhlidas ani staticke pole, tak si vem radeji pastelky.

[David Martinek]

No nejde o mně. Já si pole ohlídat umím (a pastelky bych do mých rukou raději nesvěřoval ). Hledám nástroje, které bych mohl doporučit studentům - začátečníkům (1. semestr na VŠ, Základy programování) pro kontrolu školních projektů.

Radami typu "nepsat jako prase" jsem kdysi studenty taky zásoboval, ale vždy se to míjelo účinkem...

[unchallenger]

A co je učit raději programovat v Pythonu? (příp. s/Python/jiný_oblíbený_jazyk_vyšší_úrovně_akorát_ne_Perl_nebo_PHP/). Tedy v něčem, co nesegfaultuje při chybě, kde administrativa netvoří 50% kódu, a co má navíc interaktivní interpretr s helpem a doplňováním na Tab...

[David Martinek]

Rozhodnutí o tom, v jakém jazyce se učí Základy programování, neleží na mně. Jde o rozhodnutí vyššího vedení školy a dospívalo se k němu docela dlouho.

-----------------

Dlouho jsme základy učili v Pascalu, ale na nátlak studentů (a vedení) se zvolilo Céčko, protože většina ostatních projektů ve vyšších semestrech se dělá v Céčku (nebo jazycích z něj vycházejících) a Pascal byl pro studenty "ztracený rok" - alespoň oni měli ten pocit.

Nějakou dobu byla ve hře i Java, ale ta je zase pro výuku základů příliš vysokoúrovňová. Špatně se na ní učí problematika ukazatelů/alokace/dealokace paměti, atd. Python jsme vyloučili ze stejných důvodů jako Javu.

[rastos]

...java...Špatně se na ní učí problematika ukazatelů/alokace/dealokace paměti, atd.

No a vvvo tom to je!

Keby sa ucili javu, tak sa sice nenaucia problematiku ukazovatelov/alokacie/dealokacie, ale ani nenarazia na problemy s tym spojene. (Otazne moze byt, ci je dobre nevediet o problemoch, s ktorymi sa nestretnu ak zostanu robit v jave(/python/perl/...))

[unchallenger]

IMHO není v základech programování od věci se to naučit ... stejně jako není od věci vědět jak fungují hash tabulky nebo quicksort nebo balancované stromy nebo cojávím, navzdory tomu, že už to v Javě/Pythonu/Perlu/C/čemkoli někdo napsal přede mnou. Neznalost elementárních algoritmů ještě nikomu nepomohla...

[David Martinek]

Přesně tak. Učit základy v Javě je jako učit prvňáčky ve škole počítat tak, že jim rozdám kalkulačky.

Mám z praxe potvrzenou zkušenost, že programátoři, co se od začátku učí programovat jenom v Javě, potom hůře chápou problematiku memory leaků, nebo jsou schopni kvůli zjištění rozměru databázové tabulky nasypat celou DB tabulku do vektoru (po jednotlivých řádcích) a následně jej zahodit. Vždyť garbage collector se o všecko postará...

Java je skvělý nástroj v rukou profesionálů, ale jako první programovací jazyk se podle mého mínění nehodí.

[zeby?]

to je ... ruby ?

[CIJOML]

Ono je to nepsat jako prase urcite nauci samo v praxi :D

[unchallenger]

Praxe je spíš naučí používat cut'n'paste než psát bezpečně...

[CIJOML]

pockej to te nauci hlavne psani semestralek, kdyz se na to jako obvykle vy****sh a potom musis udelat 6 semestralek za 5 dnu :) mno a potom je dalsi vychytavka to predvest cvicicimu tak, aby nenasel ty chyby o kterych vis a pokud mozno ani ty, o kterych nevis :D

[Maude Lebowski]

radu veci odhali -Wall option u C, ale vyboceni z rozsahu za behu samo ne.

Existuje electricfence (elektriky ohradnik:) ktery by mel podobne chyby odhalit za behu...

[unchallenger]

ElectricFence nehlídá stack overflows, ani nemůže, protože alokace na zásobníku je jen nastavení jeho vrcholu.