05 Сен 2024

Межмодульный анализ

05 Сен 2024

Продвинутые статические анализаторы учитывают данные, которые передаются между процедурами/функциями, чтобы выявить большее количество ошибок и дефектов безопасности. Это важно при выявлении таких ошибок, как выход за границу буфера, утечка конфиденциальных данных (анализ помеченных данных), разыменование нулевых указателей и т.д. Связано это с тем, что создание некого ресурса, его использование и освобождение часто разнесены по разным функциям.

Для выявления ошибок, возникающих при взаимодействии нескольких процедур, статические анализаторы используют технологию межпроцедурного контекстно-чувствительного анализа кода. Если эти функции находятся в разных программных модулях, то необходимо использовать межмодульный анализ.

Рассмотрим пример ошибки, найденной с помощью межмодульного анализа инструментом PVS-Studio в коде проекта Midnight Commander (язык C).

Начнём с функции widget_destroy в файле widget-common.c:

void widget_destroy (Widget * w)
{
  send_message (w, NULL, MSG_DESTROY, 0, NULL);
  g_free (w);
}

Для нас важно, что функция освобождает буфер памяти, адрес которого она получает через аргумент w.

Теперь посмотрим на код в файле editcmd.c:

gboolean edit_close_cmd (WEdit * edit)
{
  Widget *w = WIDGET (edit);
  ....
  widget_destroy (w);     // <= Здесь освободили память
  if (....) .... else
  {
    edit = find_editor (DIALOG (g));
    if (edit != NULL)
      widget_select (w);  // <= Сейчас заглянем внутрь
  }
}

Обратите внимание, что в начале адрес структуры Widget передаётся в функцию widget_destroy, где происходит освобождение буфера памяти. Далее этот указатель передаётся в функцию widget_select, приведённую ниже:

void widget_select (Widget * w)
{
  WGroup *g;
  if (!widget_get_options (w, WOP_SELECTABLE))
    return;
  ....
}

Она просто передаёт указатель дальше в функцию widget_get_options:

static inline gboolean
widget_get_options (const Widget * w, widget_options_t options)
{
  return ((w->options & options) == options);
}

Здесь мы добрались до места, где возникает неопределённое поведение, связанное с использованием данных в уже освобождённом буфере памяти. Анализатор PVS-Studio сигнализирует об этом предупреждением:

V774 The 'w' pointer was used after the memory was released.

Это относительно простой случай, где было задействованы только два файла: widget-common.c и editcmd.c. Ошибки могут быть выявлены и в более длинных цепочках вызова процедур, расположенных в трёх и более файлах. Однако на практике у статических анализаторов есть ограничения на глубину анализа вызовов. Они связаны как с теоретическими сложностями (проблема остановки), так и практическими (большая вычислительная сложность). Поэтому статический анализ кода полезно дополнять динамическим.

Определение межмодульного анализа по ГОСТ Р 71207-2024. open icon

ГОСТ Р 71207-2024 — Статический анализ программного обеспечения. В разделе терминов дано следующее определение межмодульного анализа:

Статический анализ, при котором выполняется совместный анализ программы или нескольких программ, состоящих из нескольких программных модулей, и выявляемые свойства программы затрагивают процедуры или переменные из различных модулей.

Дополнительные ссылки