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Sanitizers

article 2025/8/30 18:17:30

一、简介

sanitizers 是谷歌提供的一套开源工具，能够发现堆栈读写溢出、内存泄漏、线程数据竞争和死锁等问题。包括：

AddressSanitizers (Asan):检测地址相关问题，如use-after-free,heap-buffer-overflow, stack_buffer_overflow,use_after_return, memory_leak等。编译选项：-fsanitize=address
LeakSanitizers (Lsan):检测内存泄漏。编译选项：-fsanitize=leak,gcc7以上已包含到-fsanitize=address中.
ThreadSanitizers (Tsan):检测数据竞争和死锁。编译选项：-fsanitize=thread, 不能与-fsanitize=address一起打开
MemorySanitizer: gcc不支持，暂时不管。
UndefinedBehaviorSanitizer (UBSan): 检测未定义行为。编译选项：-fsanitize=undefined

这些工具能帮助我们提前发现很多问题，保证代码鲁棒性。注意:工具未发现问题不代表代码100%安全。

二、使用方式(以centos为例)

由于-fsanitize=thread, 不能与-fsanitize=address同时开启。所以完成代码检测需分别编译运行两次。

2.1 下载sanitizers相关库

如果当前环境gcc是通过下面的方式下载安装的:

yum install centos-release-scl -y
yum install devtoolset-7-gcc* -y
scl enable devtoolset-7 bash

那么需要安装对应的库，命令如下：

yum install devtoolset-7-libasan-devel
yum install devtoolset-7-liblsan-devel
yum install devtoolset-7-libtsan-devel
yum install devtoolset-7-libubsan-devel    中间的数字7对应gcc的版本。

如果gcc是通过源码包编译安装的，那么sanitizers的这些库默认被安装了，不用再额外下载。

2.2 使用Asan、Lsan、UBsan

CMakeLists.txt 加上: set(CMAKE_CXX_FLAGS "-fsanitize=address -fno-omit-frame-pointer -g -fsanitize=undefined")，并且设置CMAKE_BUILD_TYPE 为 Debug ( Release 会默认加上-O3编译选项，会优化掉一些代码，可能导致一些错误检测不到) 。编译demo和算法库，然后运行即可。下面是笔者使用asan排查出代码泄漏问题和crash问题的报错截图：

2.2.1 mem leak

Sanitizers 会在程序退出时（如main函数结束时），打印出泄漏的大小和位置。因为只有我们自己的库增加了相关的编译选项，所有能显示出泄漏位置，其他三方库就只有泄漏的位置偏移.
在这里插入图片描述

2.2.2 segmentation fault

如果没有使用asan，出现的segmentation fault的堆栈是在curl 内部函数中，排查该问题就非常棘手：
在这里插入图片描述
使用asan后的打印信息：

明确显示是写越界，而且指出了写越界时的代码位置以及该内存分配时的代码位置，排查是写内存时的size问题还是内存分配时size问题即可。

2.3 使用Tsan

CMakeLists.txt 加上: set(CMAKE_CXX_FLAGS " -fno-omit-frame-pointer -g -fsanitize=thread")，并且设置CMAKE_BUILD_TYPE 为 Debug.(Release 会默认加上-O3编译选项，会优化掉一些代码)。编译demo和算法库，然后运行即可。
示例代码：

#include  <thread>
#include  <iostream>
#include  <stdio.h>
using namespace std;
void test1(int& date){for(int i = 0; i < 5; i++){date++;}std::cout<<"test1"<<std::endl;
}
void test2(int& date){for(int i = 0; i < 5; i++){date++;}std::cout<<"test2"<< std::endl;
}
int main(){int a=0;std::thread thread1(test1, std::ref(a));std::thread thread2(test2, std::ref(a)); thread1.join();thread2.join();return 0;
}

报错截图：
在这里插入图片描述

三功能简介

官方文档对每个点都有很详细的demo，可针对参考。

Use after free (dangling pointer dereference)
Heap buffer overflow
Stack buffer overflow
Global buffer overflow
Use after return Asan默认不会进行use-after-return 检测，需要设置ASAN_OPTIONS=detect_stack_use_after_return=1
Use after scope
Initialization order bugs
Memory leaks
UBSan