Address sanitizer 说有段错误，但是 valgrind 和 gdb 说没有？

Question

我目前正在上一门课程，要求我编写汇编代码，准确地说是 x86-64 AT&T 语法汇编代码。下面是一个 c 文件，其中包含我必须编写其汇编代码的函数“bubble”的函数定义。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

void bubble(int* arr, int len);

int main(){
    int n;
    scanf("%d", &n);
    int* arr = malloc(sizeof(int)*n);
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        scanf("%d", &arr[i]);
    }
    bubble(arr, n);
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    free(arr);
}

下面是函数泡泡的汇编代码，

.global bubble
.text

bubble:
    movq $-1, %rcx
.L1:
    incq %rcx
    movl 4(%rdi,%rcx,4), %eax
    cmpl (%rdi,%rcx,4), %eax
    jge .T1
    movl (%rdi,%rcx,4), %eax
    movl 4(%rdi,%rcx,4), %ebx
    movl %eax, 4(%rdi,%rcx,4)
    movl %ebx, (%rdi,%rcx,4)
.T1:
    movq %rsi, %rax
    subq %rcx, %rax
    cmpq $0x2, %rax
    jne .L1
.T2:
    decq %rsi
    cmpq $0x1, %rsi
    jne bubble
    ret

我简单的用命令编译，

gcc bubble.c func.s

现在只要像上面那样编译并运行，就没有错误，程序按预期运行（注意 - 我正在 Ubuntu 上编译和运行）。

但是，在编译时使用

gcc bubble.c func.s -g -fsanitize=address

运行，出现以下错误，

=================================================================
==654==ERROR: AddressSanitizer: SEGV on unknown address 0x000000000001 (pc 0x55d713a2944e bp 0x7ffed345b730 sp 0x7ffed345b6a0 T0)
==654==The signal is caused by a WRITE memory access.
==654==Hint: address points to the zero page.
    #0 0x55d713a2944e in main /mnt/c/Users/rudy/Desktop/CSO/test/bubble.c:6
    #1 0x7fe6ec4b0d8f in __libc_start_call_main ../sysdeps/nptl/libc_start_call_main.h:58
    #2 0x7fe6ec4b0e3f in __libc_start_main_impl ../csu/libc-start.c:392
    #3 0x55d713a29124 in _start (/mnt/c/Users/rudy/Desktop/CSO/test/a.out+0x1124)        

AddressSanitizer can not provide additional info.
SUMMARY: AddressSanitizer: SEGV /mnt/c/Users/rudy/Desktop/CSO/test/bubble.c:6 in main    
==654==ABORTING

将其放入 gcc 后，它运行良好并退出

[Inferior 1 (process 685) exited normally]

以及在命令中使用 valgrind，

valgrind --leak-check=full ./a.out

它运行良好并退出

==694== 
==694== HEAP SUMMARY:
==694==     in use at exit: 0 bytes in 0 blocks
==694==   total heap usage: 3 allocs, 3 frees, 2,068 bytes allocated
==694==
==694== All heap blocks were freed -- no leaks are possible
==694==
==694== For lists of detected and suppressed errors, rerun with: -s
==694== ERROR SUMMARY: 0 errors from 0 contexts (suppressed: 0 from 0)

那么为什么地址消毒器会出现段错误？抱歉，如果我的问题或格式有任何问题，这是我的第一个问题。

Answer 1

您的

bubble

函数破坏了

%rbx

寄存器（修改它而不在返回之前恢复其先前的值）。这违反了 Linux/SysV x86-64 调用约定，该约定指定

%rbx

由函数调用保留。请参阅通过 linux x86-64 函数调用保留哪些寄存器，x86 程序集 - 为什么 [e]bx 在调用约定中保留？.

最简单的修复就是使用一个不同的寄存器，它被指定为调用破坏，例如

%rdx

。如果你真的想使用

%rbx

，那么在你的函数顶部使用

push %rbx

，然后在返回之前使用

pop %rbx

。

至于为什么它只在使用 AddressSanitizer 时崩溃：似乎没有 ASAN，编译后的

main

代码实际上并没有在函数调用中的

%rbx

中存储任何重要值；实际上它根本不使用

%rbx

。 （对于未优化的编译来说并不奇怪。）而且我猜

main

的调用者也没有在那里存储值。所以在这种情况下不会造成任何伤害。但是当 ASAN 打开时，

%rbx

被它添加的检测代码使用。所以我们实际上不能相信 ASAN 的严格检查发现了你的错误；只是启用它会以一种恰好触发它的方式更改生成的代码。

（附带错误：如果传递长度为 0 或 1 的数组，您的

bubble

函数将崩溃。）