Основы программирования в Linux

  
ElectricFence
 
Библиотека ElectricFence была разработана Брюсом Перенсом (Bruce Perens). Она доступна как необязательный компонент в некоторых дистрибутивах Linux, таких как Red Hat (Enterprise и Fedora), SUSE и openSUSE, и может быть легко найдена в Интернете. Это средство пытается применять виртуальную память системы Linux для защиты памяти, используемой функциями 
malloc
 и 
free
, и аварийного останова программы в момент повреждения памяти.
Выполните упражнение 10.3.
Упражнение 10.3. Применение библиотеки ElectricFence
Далее приведена программа efence.c, которая выделяет память с помощью функции 
malloc
 и пишет данные за концом выделенного блока. Познакомьтесь с ней и посмотрите, что произойдет.
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
 char *ptr = (char *)malloc(1024);
 ptr[0] = 0;
 /* Теперь пишет за пределы блока */
 ptr[1024] = 0;
 exit(0);
}
Когда вы откомпилируете и выполните программу, то не увидите некорректного поведения. Однако вероятно, что область памяти, выделенная 
malloc
, повреждена, и вы, в конце концов, попадете в беду.
$ <b>cc -о efence efence.с</b>
$ <b>./efence</b>
$
Тем не менее, если вы возьмете ту же самую программу и скомпонуйте ее с библиотекой ElectricFence (libefence.a), то получите немедленный отклик:
$ <b>cc -о efence efence.с -lefence</b>
$ <b>./efence</b>
Electric Fence 2.2.0 Copyright (С) 1987-1999 Bruce Perens &lt;[email protected]&gt;
Segmentation fault
$
Выполнение под контролем отладчика позволяет получить подробное описание проблемы;
$ <b>cc -g -о efence efence.с -lefence</b>
$ <b>gdb efence</b>
(gdb) <b>run</b>
Starting program: /home/neil/BLP4e/chapter10/efence
Electric Fence 2.2.0 Copyright (C) 1987-1999 Bruce Perens [email protected]
Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
[Switching to Thread 1024 (LWP 1869)]
0x08048512 in main () at efence.c:10
10  ptr[1024] = 0;
(gdb)
Как это работает
Библиотека ElectricFence заменяет функцию 
malloc
 и связанные с ней функции версиями, применяющими аппаратные средства виртуальной памяти для защиты от несанкционированного доступа к памяти. При возникновении подобного обращения к памяти порождается сигнал нарушения сегментации и программа останавливается.
  
valgrind
 
Средство 
valgrind
 способно обнаруживать многие из обсуждавшихся нами проблем (упражнение 10.4). Прежде всего, оно умеет находить ошибки доступа, к массиву и утечки памяти. Это средство, возможно, не включено в ваш дистрибутив Linux, но его можно найти на Web-сайте http://valgrind.org.
 
Для применения 
valgrind
 даже не требуется перекомпиляции программы, и вы можете находить ошибки доступа к памяти в выполняющейся программе. Данное средство заслуживает внимания; оно применяется в основных разработках, включая среду KDE версии 3.
Упражнение 10.4. Средство 
valgrind
Далее приведена программа checker.c, которая выделяет некоторый объем памяти, читает область памяти и записывает данные за пределами выделенного участка, а затем делает выделенный участок недоступным.
#include &lt;stdio.h&gt;
#include &lt;stdlib.h&gt;
int main() {
 char *ptr = (char *)malloc(1024);
 char ch;
 /* Неинициализированное чтение */
 ch = ptr[1024];
 /* Запись за пределами блока */
 ptr[1024] = 0;
 /* Потеря блока */
 ptr = 0;
 exit(0);
}
Для применения 
valgrind
 вы просто выполняете команду 
valgrind
, передав ей опции, задающие нужные виды проверок, и далее указав программу для выполнения с ее аргументами (если таковые есть).
При выполнении программы с 
valgrind
 вы увидите множество обнаруженных проблем:
$ <b>valgrind --leak-check=yes -v ./checker</b>
==4780== Memcheck, a memory error detector.
==4780== Copyright (C) 2002-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==4780== Using LibVEX rev 1732, a library for dynamic binary translation.
==4780== Copyright (C) 2004-2007, and GNU GPL'd, by OpenWorks LLP.
==4780== Using valgrind-3.2.3, a dynamic binary instrumentation framework.
==4780== Copyright (C) 2000-2007, and GNU GPL'd, by Julian Seward et al.
==4780==
--4780-- Command line
--4780--    ./checker
--4780-- Startup, with flags:
--4780--    --leak-check=yes
--4780--    -v
--4780-- Contents of /рroc/version:
--4780-- Linux version 2-6.20.2-2-default ([email protected]) (gcc version 4.1.3 20070218 (prerelease) (SUSE Linux)) #1 SMP Fri Mar 9 21:54:10 UTC 2007
 
--4780-- Arch and hwcaps: X86, x86-sse1-sse2
--4780-- Page sizes: currently 4096, max supported 4096