# Теперь PVS\-Studio ещё лучше знает, что за зверь такой – strlen

Как\-то так несправедливо сложилось, что мы почти не уделяем в наших заметках внимание усовершенствованию внутренних механизмов анализатора, в отличие от новых диагностик\. Поэтому давайте для разнообразия познакомимся с новым полезным усовершенствованием, коснувшимся анализа потока данных\.

![0824_DataFlow_And_Strlen_ru/image1.png](https://import.viva64.com/docx/blog/0824_DataFlow_And_Strlen_ru/image1.png)

## Всё началось с твита от JetBrains CLion IDE

На днях я увидел в Twitter пост от JetBrains про новые возможности статического анализатора, встроенного в CLion\.

![0824_DataFlow_And_Strlen_ru/image2.png](https://import.viva64.com/docx/blog/0824_DataFlow_And_Strlen_ru/image2.png)

Поскольку мы скоро планируем выпустить плагин PVS\-Studio для CLion, то я не мог пройти мимо и не написать, что мы тоже не лыком шиты\. И что есть смысл попробовать PVS\-Studio как плагин для CLion, чтобы находить ещё больше ошибок\.

![0824_DataFlow_And_Strlen_ru/image3.png](https://import.viva64.com/docx/blog/0824_DataFlow_And_Strlen_ru/image3.png)

Ну и ещё немного с ними мило попереписывался:

* [А это можно найти с помощью clang\-analyzer](https://twitter.com/clion_ide/status/1382313594033946629);
* [А это нельзя](https://twitter.com/Code_Analysis/status/1382325263380398083) :\)

После всего этого я подумал\. А ведь они молодцы\! Улучшили [анализ потока данных](https://pvs-studio.ru/ru/blog/terms/7004/) и рассказывают миру\. А мы чем хуже? Мы ведь тоже постоянно что\-то улучшаем внутри анализатора, в том числе и тот же механизм анализа потока данных\. И вот я уже пишу эту заметку\. 

## А что у нас интересного с Data Flow

Пару дней назад была сделана доработка для клиента, описавшего ошибку, которую, к сожалению, анализатор PVS\-Studio не смог заблаговременно выявить в его коде\. Анализатор в некоторых случаях путался со значениями беззнаковых переменных, если возникало переполнение\. Проблема была с кодом приблизительно такого вида:

```cpp
bool foo()
{
  unsigned N = 2;
  for (unsigned i = 0; i < N; ++i)
  {
    bool stop = (i - 1 == N);
    if (stop)
      return true;
  }
  return false;
}
```

Анализатор не мог понять, что переменной _stop_ всегда присваивается значение _false_\.

Почему _false_? Давайте быстро посчитаем:

* диапазон значения переменной _i \= \[0; 1\]_;
* возможные значения выражения _i\-1 \= \[0; 0\] U \[UINT\_MAX; UINT\_MAX\]_;
* значение переменной N, равное двойке, не входит в множество_ \{ 0, UINT\_MAX \};_
* условие всегда ложно\.

**Примечание\.** Неопределённого поведения здесь нет, так как происходит переполнение \(wrap\) при работе с беззнаковым типом\.

Теперь мы научили PVS\-Studio правильно работать с такими выражениями и выдавать соответствующее предупреждение\. Что интересно, это изменение повлекло каскад других доработок\.

Например, возникли ложные срабатывания, связанные с обработкой длины строк\. Борьба с ними привела к новым улучшениям и обучению анализатора лучше понимать, как и зачем используют такие функции, как _strlen_\. Сейчас мы на практике покажем, о каких улучшениях идёт речь\.

В тестовой базе открытых проектов, на которой мы регулярно проводим регрессионное тестирование ядро анализатора, есть эмулятор [FCEUX](https://github.com/TASVideos/fceux)\. После проделанных улучшений мы смогли найти в коде интересную ошибку в функции Assemble\.

```cpp
int Assemble(unsigned char *output, int addr, char *str) {
  output[0] = output[1] = output[2] = 0;
  char astr[128],ins[4];
  if ((!strlen(str)) || (strlen(str) > 0x127)) return 1;
  strcpy(astr,str);
  ....
}
```

Видите ошибку? Если честно, мы не сразу её заметили и думали, что что\-то поломали\. А когда поняли, в чём суть, то в очередной раз восхитились тем, как статический анализ может быть полезен\.

Предупреждение PVS\-Studio: V512 A call of the 'strcpy' function will lead to overflow of the buffer 'astr'\. asm\.cpp 21

Всё равно не видите ошибку? Давайте внимательно разберём код\. Для начала уберём всё не относящееся к делу:

```cpp
int Assemble(char *str) {
  char astr[128];
  if ((!strlen(str)) || (strlen(str) > 0x127)) return 1;
  strcpy(astr,str);
  ....
}
```

Есть локальный массив из 128 байт, в который планируется скопировать строчку, переданную в качестве аргумента\. Копирование не должно выполняться, если строка пустая или содержит более 127 символов \(не считая терминальный ноль\)\.

Пока всё логично и правильно? На первый взгляд, да\. Но что это?\! Что это за константа **0x127**?\!

Это вовсе не 127\. Совсем не 127 :\)

Константа задана в шестнадцатеричной системе\. Если перевести в десятичную, то получается 295\.

Итак, написанный код эквивалентен следующему:

```cpp
int Assemble(char *str) {
  char astr[128];
  if ((!strlen(str)) || (strlen(str) > 295)) return 1;
  strcpy(astr,str);
  ....
}
```

Как видите, проверка никак не защищает от переполнения буфера, и анализатор совершенно правильно предупреждает о проблеме\.

Раньше анализатор не мог найти ошибку, будучи не в состоянии понять, что две функции _strlen_ работают с одной строкой\. И эта строка не меняется между двумя вызовами _strlen_\. С точки зрения программиста, всё это очевидно, а вот анализатор нужно учить всё это понимать :\)\.

Теперь PVS\-Studio выводит из выражения, что длина строки _str_ лежит в диапазоне \[1\.\.295\], а значит, может возникнуть выход за границу массива, если попытаться его скопировать в буфер _astr_\.

![0824_DataFlow_And_Strlen_ru/image4.png](https://import.viva64.com/docx/blog/0824_DataFlow_And_Strlen_ru/image4.png)

## Новые вызовы

Описанная ошибка присутствует и в текущей версии кодовой базы проекта FCEUX\. Но мы её не найдём, так как код изменился и теперь длина строки сохраняется в переменной\. Это разрывает взаимосвязь между строкой и её длиной\. Анализатор пока, к сожалению, молчит на новый вариант кода:

```cpp
int Assemble(unsigned char *output, int addr, char *str) {
  output[0] = output[1] = output[2] = 0;
  char astr[128],ins[4];
  int len = strlen(str);
  if ((!len) || (len > 0x127)) return 1;
  strcpy(astr,str);
  ....
}
```

Человеку такой код может показаться даже проще, но, с точки зрения статического анализа, он труден для отслеживания значений\. Нужно учитывать, что значение переменной _len_ является длиной строки _str_\. Дополнительно требуется аккуратно отслеживать, когда разорвётся эта взаимосвязь при модификации содержимого строки или переменной _len_\.

Пока это анализатор PVS\-Studio делать не умеет\. Зато видно, куда можно и нужно развиваться\! Со временем научимся находить ошибку и в этом новом коде\.

Кстати, читатель может задаться вопросом, а почему мы анализируем старый код проектов и не обновляем их регулярно? Всё просто\. Если обновлять проекты, мы не сможем проводить регрессионное тестирование\. Будет непонятно, появились изменения в работе анализатора из\-за правки кода самого анализатора или из\-за правки в коде проверяемого проекта\. Поэтому мы не обновляем открытые проекты, используемые в качестве базы для тестирования\.

А чтобы тестировать анализатор на современном коде, написанном на C\+\+14, C\+\+17 и т\.д\., мы постепенно пополняем базу новыми проектами\. Например, относительно недавно мы [добавили](https://pvs-studio.ru/ru/blog/posts/cpp/0770/) коллекцию header\-only C\+\+ библиотек \([awesome\-hpp](https://github.com/p-ranav/awesome-hpp)\)\.

## Заключение

Развивать механизмы [анализа потока данных](https://pvs-studio.ru/ru/blog/terms/7004/) интересно и полезно\. А если вам интересней в целом больше узнать о работе статических анализаторов кода, то предлагаем вашему вниманию следующие наши публикации:

1. [Анализатор кода не прав, да здравствует анализатор](https://pvs-studio.ru/ru/blog/posts/cpp/0779/)
1. [Ложные срабатывания в PVS\-Studio: как глубока кроличья нора](https://pvs-studio.ru/ru/blog/posts/cpp/0612/)
1. [Технологии, используемые в анализаторе кода PVS\-Studio для поиска ошибок и потенциальных уязвимостей](https://pvs-studio.ru/ru/blog/posts/cpp/0592/)
1. [Использование машинного обучения в статическом анализе исходного кода программ](https://pvs-studio.ru/ru/blog/posts/0706/)

Приглашаю [скачать](https://pvs-studio.ru/ru/pvs-studio/download/) анализатор PVS\-Studio и проверить свои проекты\.