ASAN排查程序中内存问题使用总结

简介

谷歌有一系列Sanitizer工具，可用于排查程序中内存相关的问题。常用的Sanitizer工具包括：

1. Address Sanitizer（ASan）：用于检测内存使用错误。
2. Leak Sanitizer（LSan）：用于检测内存泄漏。
3. Thread Sanitizer（TSan）：用于检测多线程间的数据竞争和死锁。
4. Memory Sanitizer（MSan）：用于检测使用未初始化内存的行为。
   本文重点介绍ASan工具的使用。

注：之前介绍的内存泄漏问题分析工具之【Tcmalloc】的使用参考：https://blog.youkuaiyun.com/liuxu324/article/details/140087281

ASAN工具作用

ASan工具可以检测出程序不合理使用内存的行为，主要包括：

• 堆内存越界
• 栈内存越界
• 全局变量越界
• 函数返回局部变量
• 使用未初始化内存（空指针）
• 使用已释放内存（野指针）
• 重复释放
• 内存泄漏

注：ASan内部包含LSan，故ASan也可以用来检测内存泄漏相关问题。

ASAN工具原理

1. 在程序编译时，ASan会替换malloc/free接口；
2. 在程序申请内存时，ASan会额外分配一部分内存（影子内存）来标识该内存的状态；
3. 在程序使用内存时，ASan会额外进行判断，确认该内存是否可以被访问，并在访问异常时给出错误信息。

使用说明

ASAN工具安装

ASan已经集成在GCC 4.8中，但GCC 4.9及以上版本才支持 Address Sanitizer 的所有功能。

可知，当前GCC版本已支持ASan，故无须更新。

GCC编译选项

-fsanitize=address：开启内存越界检测；
-fsanitize-recover=address：一般后台程序为保证稳定性，不能遇到错误就简单退出，而是继续运行，采用该选项支持内存出错之后程序继续运行，需要叠加设置ASAN_OPTIONS=halt_on_error=0才会生效，若未设置此选项，则内存出错即报错退出；
-fno-stack-protector：使能栈溢出保护；
-fno-omit-frame-pointer：使能栈溢出保护
注：加上-g编译选项。

ASAN调试示例

测试示例一：操作内存越界

测试程序

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <stdlib.h>
  3 #include <string.h>
  4 
  5 void func(void)
  6 {
   
  7         char str[5] = {
   0};
  8         strncpy(str, "test", strlen("test"));
  9         printf("1: %s\n", str);
 10         //str[0] = (char)'T';
 11         str[5] = (char)'T';
 12         printf("2: %s\n", str);
 13 }
 14 
 15 int main(