Святослав Размыслов

22 Апр 2015

Теги:

#Cpp #OS

Проверка операционной системы Haiku (семейство BeOS) с помощью PVS-Studio. Часть 1

22 Апр 2015

Автор: Святослав Размыслов

Введение
Результаты проверки
Заключение

Операционные системы являются одними из самых сложных и крупных проектов в мире программного обеспечения, а значит идеально подходят для демонстрации применения методики статического анализа кода. После проверки Linux Kernel, я вдохновился проанализировать и другие открытые операционные системы.

Введение

Haiku — свободная операционная система для персональных компьютеров, которая нацелена на двоичную совместимость с операционной системой BeOS. Haiku воплощает в себе основные идеи BeOS. Это модульная система, архитектурно решённая как гибридное ядро: микроядерная архитектура, способная динамически подгружать необходимые модули.

Проект для проверки был предложен пользователем, знакомым с продуктом PVS-Studio и нашей работе по проверке open-source проектов. После сравнительно недавней проверки Linux Kernel, я догадывался, с какими проблемами мне придётся столкнуться и описал их в ответном письме. Неожиданно мне предложили содействие в сборке операционной системы и интеграции анализатора. Дополнительно на официальном сайте была доступна очень обширная документация и я решил попробовать.

Через некоторое время я получил долгожданный лог проверки анализатором и после анализа результатов, я решил написать две статьи, описав самые подозрительные на мой взгляд участки кода. Это первая часть.

Результаты проверки

В первую статью я вынес предупреждения анализатора на условные операторы. Ведь ошибку в условии можно трактовать как ошибку в логике выполнения программы.

Предупреждения #1, #2:

V501 There are identical sub-expressions to the left and to the right of the '<' operator: lJack->m_jackType < lJack->m_jackType MediaJack.cpp 783

int __CORTEX_NAMESPACE__ compareTypeAndID(....)
{
  int retValue = 0;
  ....
  if (lJack && rJack)
  {
    if (lJack->m_jackType < lJack->m_jackType)           // <=
    {
      return -1;
    }
    if (lJack->m_jackType == lJack->m_jackType)          // <=
    {
      if (lJack->m_index < rJack->m_index)
      {
        return -1;
      }
      else
      {
        return 1;
      }
    }
    else if (lJack->m_jackType > rJack->m_jackType)
    {
      retValue = 1;
    }
  }
  return retValue;
}

На эту функцию анализатор выдал целых два предупреждения. В обоих случаях хорошо заметна опечатка (когда уже анализатор "тыкнул пальцем", конечно) в именах lJack и rjack.

V575 The 'strchr' function processes value '2112800'. Inspect the second argument. CommandActuators.cpp 1517

extern char    *strchr(const char *string, int character);

SendMessageCommandActuator::
SendMessageCommandActuator(int32 argc, char** argv)
  :
  CommandActuator(argc, argv),
  fSignature((argc > 1) ? argv[1] : "")
{
  ....
  const char* arg = argv[i];
  BString argString(arg);
  const char* equals = strchr(arg, ' = ');  // <=
  ....
}

Функция strchr() возвращает указатель на первое вхождение указанного символа в указанной строке. Символ преобразуется в int, в данном случае ' = ' будет представлен как число 2112800. Скорее всего хотели искать одиночный символ '=', а его код будет 61.

Если хотели найти подстроку " = ", то явно используется не та функция и её следует заменить на вызов strstr().

Предупреждения #3, #4:

V502 Perhaps the '?:' operator works in a different way than it was expected. The '?:' operator has a lower priority than the '-' operator. AbstractLayout.cpp 244

bool IsVisible(bool ancestorsVisible) const
{
  int16 showLevel = BView::Private(view).ShowLevel();
  return (showLevel - (ancestorsVisible) ? 0 : 1) <= 0;
}

К сожалению, в данном случае взятие в скобочки переменной 'ancestorsVisible' никак не влияет на порядок вычислений в этом выражении. Поэтому первой по приоритету будет выполняться операция вычитания (из int16 вычитается bool), только потом выполняется тернарный оператор '?:'.

Правильный код:

bool IsVisible(bool ancestorsVisible) const
{
  int16 showLevel = BView::Private(view).ShowLevel();
  return (showLevel - (ancestorsVisible ? 0 : 1) ) <= 0;
}

V502 Perhaps the '?:' operator works in a different way than it was expected. The '?:' operator has a lower priority than the '&&' operator. fnmatch.c 58

#define FOLD(c) \
  ((flags & FNM_CASEFOLD) && ISUPPER ((unsigned char) (c)) \
  ? tolower ((unsigned char) (c)) \
  : (c))

Также я советую авторам проверить порядок выполнения операций в этом макросе и расставить скобки для наглядности.

Предупреждения #5, #6

V562 It's odd to compare 0 or 1 with a value of 0. cmp.c 300

#ifndef same_file
# define same_file(s, t) \
    ((((s)->st_ino == (t)->st_ino) \
     && ((s)->st_dev == (t)->st_dev)) \
     || same_special_file (s, t))
#endif

int
main (int argc, char **argv)
{
  ....
  if (0 < same_file (&stat_buf[0], &stat_buf[1])           // <=
      && same_file_attributes (&stat_buf[0], &stat_buf[1])
      && file_position (0) == file_position (1))
    return EXIT_SUCCESS;
  ....
}

На первый взгляд обычное условие, но "same_file" является макросом, преобразующимся в логическое выражение, как и 'same_file_attributes', в итоге получили странное сравнение "0 < value_of_boolean_type". В языке Си нет типа 'bool'. Выражение справа будет иметь тип 'int', но по своей сути она всегда "истина" или "ложь", поэтому мы и назвали его 'boolean'. И сравнение "0 < boolean_expr" весьма подозрительно.

Аналогичное использование макроса:

V562 It's odd to compare 0 or 1 with a value of 0. cmp.c 313

V562 It's odd to compare a bool type value with a value of 18: 0x12 == IsProfessionalSpdif(). CEchoGals_mixer.cpp 533

#define ECHOSTATUS_DSP_DEAD 0x12                          // <=

virtual BOOL IsProfessionalSpdif()                        // <=
{ 
  ....
  return( (....) ? TRUE : FALSE ); 
}

ECHOSTATUS CEchoGals::ProcessMixerFunction
(
  PMIXER_FUNCTION  pMixerFunction,
  INT32 &          iRtnDataSz
)
{
  ....
  case MXF_GET_PROF_SPDIF :
      if ( ECHOSTATUS_DSP_DEAD == IsProfessionalSpdif() ) // <=
      {
        Status = ECHOSTATUS_DSP_DEAD;        
      }
      else
      {
        pMixerFunction->Data.bProfSpdif = IsProfessionalSpdif();
      }
  ....
}

Ещё одно некорректное сравнение с использованием макросов. Функция IsProfessionalSpdif() возвращает TRUE или FALSE, а мы сравниваем возвращаемый результат с числом 0x12.

Предупреждения #7, #8

V583 The '?:' operator, regardless of its conditional expression, always returns one and the same value. impactv.c 520

void Radeon_CalcImpacTVRegisters(....)
{
  ....
  values->tv_hstart =
    internal_encoder ? 
    values->tv_hdisp + 1 - params->mode888 + 12 :
    values->tv_hdisp + 1 - params->mode888 + 12;
  ....
}

Независимо от значения переменной 'internal_encoder', тернарный оператор возвращает одинаковые значения. Необходимо проверить это место на наличие опечаток.

V523 The 'then' statement is equivalent to the 'else' statement. mkntfs.c 1132

static int insert_positioned_attr_in_mft_record(....)
{
  ....
  if (flags & ATTR_COMPRESSION_MASK) {
    hdr_size = 72;
    /* FIXME: This compression stuff is all wrong. .... */
    /* now. (AIA) */
    if (val_len)
      mpa_size = 0; /* get_size_for_compressed_....; */
    else
      mpa_size = 0;
  } else {
  ....
  }
  ....
}

Анализатор напоминает, что необходимо "пофиксить" отложенные места.

Ещё такое место:

V523 The 'then' statement is equivalent to the 'else' statement. mkntfs.c 1334

Предупреждения #9, #10

V503 This is a nonsensical comparison: pointer <= 0. Header.cpp 900

extern
char *strstr(const char *string, const char *searchString);

void
TTextControl::MessageReceived(BMessage *msg)
{
  ....
  while (node.GetNextAttrName(buffer) == B_OK) {
    if (strstr(buffer, "email") <= 0)
      continue;
  ....
}

Функция strstr() возвращает указатель на первое вхождение строки "email" в строке 'buffer', если такого соответствия не найдено, то возвращается NULL. Следовательно, в данном случае необходимо с NULL и сравнивать.

Возможное решение:

void
TTextControl::MessageReceived(BMessage *msg)
{
  ....
  while (node.GetNextAttrName(buffer) == B_OK) {
    if (strstr(buffer, "email") == NULL)
      continue;
  ....
}

V512 A call of the 'memcmp' function will lead to underflow of the buffer '"Private-key-format: v"'. dst_api.c 858

dst_s_read_private_key_file(....)
{
  ....
  if (memcmp(in_buff, "Private-key-format: v", 20) != 0)
    goto fail;
  ....
}

Длина сравниваемой строки не совпадает с указанным количеством сравниваемых символов. В строке "Private-key-format: v" 21 символ.

Предупреждения #11, #12

V547 Expression '* r && * r == ' ' && * r == '\t'' is always false. Probably the '||' operator should be used here. selection.c 546

static int
selection_rel(....)
{
  char *r, *rname;
  ....
  while (*r && *r == ' ' && *r == '\t')
    r++;
  ....
}

Скорее всего тут ошибка. В цикле хотели пропустить все пробелы и символы табуляции, но один символ никак не может быть и тем и другим одновременно.

Возможный корректный вариант:

static int
selection_rel(....)
{
  char *r, *rname;
  ....
  while (*r == ' ' || *r == '\t')
    r++;
  ....
}

V590 Consider inspecting the 'path[i] == '/' && path[i] != '\0'' expression. The expression is excessive or contains a misprint. storage_support.cpp 309

status_t
parse_first_path_component(const char *path, int32& length,
               int32& nextComponent)
{
  ....
  for (; path[i] == '/' && path[i] != '\0'; i++);  // <=
  if (path[i] == '\0')  // this covers "" as well
    nextComponent = 0;
  else
    nextComponent = i;
  ....
}

Здесь всё хорошо, но одна проверка является лишней и её стоит удалить. Для сохранения логики работы, достаточно оставить: "for (; path[i] == '/'; i++);".

Похожие места:

V590 Consider inspecting this expression. The expression is excessive or contains a misprint. PoseView.cpp 5773
V590 Consider inspecting this expression. The expression is excessive or contains a misprint. Tracker.cpp 1728
V590 Consider inspecting the '* ptr == ';' && * ptr != '\0'' expression. The expression is excessive or contains a misprint. pc.c 316

Предупреждение #13, #14

V547 Expression is always true. Probably the '&&' operator should be used here. StatusView.cpp 1397

void
TDragRegion::Draw(BRect)
{
  ....
  if (fDragLocation != kDontDrawDragRegion ||
      fDragLocation != kNoDragRegion)
    DrawDragRegion();
}

В этой функции что-то всегда отрисовывается. Если построить таблицу истинности логического выражения в условии, можно убедиться, что оно всегда истинно. Возможно, тут должен быть оператор '&&'.

V547 Expression 'reservedBase < 0' is always false. Unsigned type value is never < 0. agp_gart.cpp 1172

/* address types */
typedef  unsigned long int  __haiku_addr_t;   // <=
typedef __haiku_addr_t    addr_t;             // <=

static status_t
bind_aperture(...., addr_t reservedBase, ....)
{
  ....
  if (status < B_OK) {
    if (reservedBase < 0)                     // <=
      aperture->DeleteMemory(memory);

    return status;
  }
  ....
}

При таком сравнении с беззнаковым типом, условие всегда ложно и где-то не выполняется очистка памяти. К сожалению, подобных проверок с участием беззнаковых типов в коде около двух сотен. Описывать в статье все такие сравнения, или хотя-бы часть нет никакого смысла. Они все однотипны и неинтересны. Однако, мы предоставим разработчикам полный отчёт и они смогут проанализировать все такие подозрительные места.

Предупреждения #15, #16

V713 The pointer lp was utilized in the logical expression before it was verified against nullptr in the same logical expression. util.c 311

char *
bittok2str(register const struct tok *lp, ....)
{
  ....
  while (lp->s != NULL && lp != NULL) {
    ....
  }
  ....
}

В условии цикла перепутана последовательность проверки указателя. В начале он разыменовывается, а уже потом проверяется на равенство нулю. Правильный вариант:

while (lp != NULL && lp->s != NULL) {

V593 Consider reviewing the expression of the 'A = B != C' kind. The expression is calculated as following: 'A = (B != C)'. VideoProducer.cpp 766

int32
VideoProducer::_FrameGeneratorThread()
{
  ....
  err = B_OK;
  // Send the buffer on down to the consumer
  if (wasCached || (err = SendBuffer(buffer, fOutput.source,
      fOutput.destination) != B_OK)) {
        ....
      }
  ....
}

Анализатор обнаружил потенциальную ошибку в выражении, которое, скорее всего, работает не так, как задумывал программист. Планировалось выполнить присваивание "err = SendBuffer()", а результат сравнить с константой 'B_OK', но приоритет оператора '!=' выше, чем у '=', поэтому в переменную 'err' записывается результат логической операции.

Похожие места:

V593 Consider reviewing the expression of the 'A = B != C' kind. The expression is calculated as following: 'A = (B != C)'. if_age.c 590
V593 Consider reviewing the expression of the 'A = B != C' kind. The expression is calculated as following: 'A = (B != C)'. if_alc.c 954
V593 Consider reviewing the expression of the 'A = B >= C' kind. The expression is calculated as following: 'A = (B >= C)'. RAW.cpp 2601

Предупреждения #17, #18

V547 Expression 'nogscale >= 0' is always true. Unsigned type value is always >= 0. tvp3026.c 212

status_t mil2_dac_init (void)
{
  uint32   rfhcnt, nogscale, memconfig;
  ....
  for (nogscale = 1; nogscale >= 0; nogscale--) {           // <=
    int max = -1 + 33.2 * mclk / (nogscale? 1: 4);
    for (rfhcnt = 15; rfhcnt > 0; rfhcnt--) {
      int value = (rfhcnt & 0x0e) * 256 + (rfhcnt & 0x01) * 64;
      LOG(2,("mil2_dac_init factor %d, rfhcnt %2d: %d ?<= %d\n",
        nogscale, rfhcnt, value, max));
      if (value <= max) goto rfhcnt_found;
    }
  }
  ....
}

Скорее всего из-за оператора перехода 'goto' никогда не замечали, что один из циклов "вечный", т.к. при проверке "nogscale >= 0" декремент беззнаковой переменной можно делать бесконечно.

V621 Consider inspecting the 'for' operator. It's possible that the loop will be executed incorrectly or won't be executed at all. if_ae.c 1670

#define  AE_IDLE_TIMEOUT 100

static void
ae_stop_rxmac(ae_softc_t *sc)
{
  ....
  /*
   * Wait for IDLE state.
   */
  for (i = 0; i < AE_IDLE_TIMEOUT; i--) {
    val = AE_READ_4(sc, AE_IDLE_REG);
    if ((val & (AE_IDLE_RXMAC | AE_IDLE_DMAWRITE)) == 0)
      break;
    DELAY(100);
  }
  ....
}

Почему-то значение счётчика в этом цикле изменяется не в ту сторону, логичнее делать инкремент переменной 'i', чтобы ожидание длилось максимум 100 итераций, а не в миллионы раз больше.

Похожее место:

V621 Consider inspecting the 'for' operator. It's possible that the loop will be executed incorrectly or won't be executed at all. if_ae.c 1706

Предупреждение #19, #20

V646 Consider inspecting the application's logic. It's possible that 'else' keyword is missing. Filter.cpp 760

uchar
Scaler::Limit(intType value)
{
  if (value < 0) {
    value = 0;
  } if (value > 255) {
    value = 255;
  }
  return value;
}

В этой функции нет серьёзной ошибки, но код плохо оформлен. Необходимо добавить ключевое слово 'else', либо разместить условия на одном уровне.

V640 The code's operational logic does not correspond with its formatting. The second statement will always be executed. It is possible that curly brackets are missing. strftime.c 1263

#define DO_NUMBER(d, v) \
    digits = width == -1 ? d : width; \
    number_value = v; goto do_number

size_t
my_strftime (s, maxsize, format, tp extra_args)
{
  ....
  if (modifier == L_('O'))
    goto bad_format;
  else
    DO_NUMBER (1, tp->tm_year + TM_YEAR_BASE);
  ....
}

Макросы и так доставляют неудобства при отладке, так ещё и являются источником вот таких ошибок: макрос 'DO_NUMBER' раскрывается в несколько строк, но только первая из них будет частью условного оператора, последующие же операторы будут выполняться независимо от условия.

Аналогично неправильно макрос используется здесь:

V640 The code's operational logic does not correspond with its formatting. The second statement will always be executed. It is possible that curly brackets are missing. strftime.c 1267

Заключение

Благодаря помощи заинтересованных людей в настройке сборки операционной системы и интеграции анализатора, удалось в короткие сроки подготовить всё для проверки. По сути это идеальный сценарий проверки open-source проектов, потому что часто приходится сталкиваться с абсолютно незнакомыми проектами и, зачастую, имеющими собственные сборочные системы.

В следующей статье представлены оставшиеся предупреждения анализатора, о которых я хотел бы рассказать. Они будут различных типов и разделены на несколько групп.

#Cpp #OS