LLVM - 栈安全性分析

栈安全性分析

简介

栈安全性分析用于判定栈上分配的变量是否可以视为“安全”的，即不易发生内存访问错误。

该分析的主要用途是为各种 Sanitizer（如内存安全检查器）提供信息，帮助它们避免对“安全”变量做无谓的插桩处理。SafeStack 将是首批使用者之一。

“安全”变量定义为：这些变量不会被作用域外使用（如 use-after-return），也不会发生越界访问。将来还可以扩展此分析以追踪其他变量属性，例如：我们计划加入变量读前必定初始化的检查，以便优化 use-of-uninitialized-memory 的检测。

工作原理

该分析分为两阶段实现：

1. 过程内（local）分析阶段：在函数内部进行深度优先搜索，收集每个 alloca（局部栈变量）的所有使用情况，包括 load/store 以及作为参数传递给函数。完成后，我们就知道哪些变量的哪些部分被本函数本身使用，但尚不清楚作为参数传递给其它函数后的情况。

2. 跨过程（global）分析阶段：解决 allocas 作为参数传递给其它函数后的所有影响。本阶段在单个 Module 内对函数调用进行深度优先搜索，将 alloca 的使用信息在调用图上传播。

结合 ThinLTO 使用时，global 阶段会基于模块摘要索引（Module Summary Index）做全程序分析。

测试

该分析配有 lit 测试用例。

我们期望用户能够容忍把“安全”变量判为“不安全”的假阳性（这只会导致代码效率下降），但绝不能容忍“安全”误判（假阴性），否则可能导致 Sanitizer 漏报实际的内存错误。为保障这点，我们希望能有额外的验证工具。

AddressSanitizer 就可以用于辅助验证：我们可以像往常一样对所有变量插桩，然后在 ASanStackVariableDescription 中记录 stack-safe 信息。如果 AddressSanitizer 检测到某个“安全”变量出现了内存错误，则可生成额外报告，提醒用户栈安全性分析可能有误，需要查Bug。

原文地址：https://llvm.org/docs/StackSafetyAnalysis.html