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1.目的
本文主要从Sanitizer相关的实现探索其使用的场景，ASan，MSan，UBSan，TSan；介绍其如何解决内存泄漏，缓存区溢出和未定义行为的bug问题 2.概述Sanitizers路径：https://github.com/google/sanitizers
使用场景：
AddressSanitizer（简称 ASan）用于检测释放后使用、双重释放、缓冲区（堆栈、堆和全局缓冲区）溢出和下溢以及其他内存错误。
它由一个编译器插桩模块和一个运行时库组成，该库会在运行时使用__ascan_malloc来替换所有的malloc调用，同时会对free进行投毒，用于追溯堆栈的调用关系；插桩模块则是在编译时对每一个store/load指令进行插桩 例如：下图时我们没有使用ASan和使用了ASan的样子
使用AScan后虚拟内存空间则会被划分成如下两个类型： Main application memory 主应用程序内存：即应用程序代码所使用的内存。Shadow memory 影子内存：即包含有影子数据的内存。与主应用程序内存相关，对主存的一个字节投毒，意味着在对应影子内存中写入特殊数据。
如上逻辑，当出现访问redzone时就会触发Crash了；因此这个也是我们为什么使用ASan需要确保内存空间的原因了。 2.适用平台
如上图所见ASan CPU影响大概在～2x,MEM影响大概在～2x 4.使用方法因为本文为科普篇，这里就不详细介绍了，我们的同事已经有相关的篇幅介绍：详见《地址消毒剂 ·google/sanitizers 维基 ·GitHub上》 4.MemorySanitizer (MSan) 1.介绍ASan 无法覆盖到未初始化的内存，对于未初始化的内存，进行读取的行为同样危险，这时候就需要MSan；
MSan 将允许您复制未初始化的内存并对其执行简单的逻辑和算术运算，但是当您尝试在决策语句中使用它时，您会得到一个危险信号如下图所示
MSan实现的是一个bit to bit的影子内存，0 代表已初始化过的，1 代表未初始化的，所以开始时，影子内存填满了 0xFF。
MSan 的CPU影响大概在~3x，MEM影响大概在～2x。 4.使用方法与AScan相比编译选项按照-fsanitize=memory -fPIE -pie 编译并链接程序。 要获取任何堆栈信息添加 -fno-omit-frame-pointer即可 5.UndefinedBehaviorSanitizer (UBSan) 1.介绍UBSan 主要就是检查未定义行为(undefined behavior)，包括有符号整型溢出、空指针的使用、除 0 操作、越界读取等
UBSan 在编译时对可疑操作进行插桩，以捕获程序运行时的未定义行为，如果检查到UB 行为，则会调用 __ubsan_handle_ 函数进行处理，输出报错信息；除了未定义行为，其实还有很多可检查项，比如：
详见《UndefinedBehaviorSanitizer — Clang 19.0.0git documentation (llvm.org)》 正如下面的例子，UB很好的处理了简单的错误：
UBSan 的CPU影响大概在~1.25x，MEM无影响。 4.使用方法与MScan相比编译选项按照-fsanitize=undefined即可 6.ThreadSanitizer (TSan) 1.介绍TSan 用来检查数据争用、死锁等问题的
TSan在编译时会在每一个内存存取操作、函数的调用、函数的 entry 和 exit 进行插桩；同样它会使用影子内存来读取相关信息，如下图所示
TScan在运行时主要是维护了状态机的使用，对 libc/pthread 的大部分函数也进行了拦截操作。 程序执行可以看作是一连串的事件： 内存存取事件：读、写同步事件：锁、happen-before(signal & wait)
TSan 包含有全局的和 内存 ID (per-ID，a unique ID of a memory location) 的状态。全局状态是关于同步事件的信息，而 per-ID 状态是内存地址的信息。 如下左图所示： SS 代表 set of segment，segment 表示一个线程上包含的一连串的内存存取事件，比如对于一个内存 ID 而言，SSWr 表示对某个内存 ID 进行读操作的事件的集合。
另外判断是否存在数据争用，其主要逻辑是：对同一内存 ID 进行操作时，却没有进行相同的锁来限制，如上右图所示； 2.适用平台
TSan 的CPU影响大概在2x～20x，MEM影响大概在5x～10x 。 4.使用方法TSan 需要所有代码都以 -fsanitize=thread 编译参数进行编译，不然某些代码可能会导致误判。 7.参考资料1.Sanitizer:https://mp.weixin.qq.com/s/fvqRoXTLXtflC2PN0q9nVg 2. AddressSanitizer:https://clang.llvm.org/docs/AddressSanitizer.html 3.AddressSanitizer-wiki:https://github.com/google/sanitizers/wiki/AddressSanitizer 4.MemorySanitizer:https://static.googleusercontent.com/media/research.google.com/en//pubs/archive/43308.pdf 5.UBSan: https://lwn.net/Articles/617364/ 6.ThreadSanitizer/MemorySanitizer:https://llvm.org/devmtg/2012-11/Serebryany_TSan-MSan.pdf |
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