如何使用静态分析工具检测多任务 C 项目中未释放的锁？答案

【问题标题】：How to detect unreleased lock in multi-task C project using static analysis tools?如何使用静态分析工具检测多任务 C 项目中未释放的锁？
【发布时间】：2020-07-21 10:01:17
【问题描述】：

有没有什么办法，使用静态分析工具（我现在正在使用Codesonar），来检测以下程序中未释放的锁问题（比如未释放的信号量）？（箭头标记的注释部分）

该项目是一个使用循环调度的多任务系统，其中new_request()是一个中断任务随机到来，send_buffer()是另一个周期任务。

在实际情况下，get_buffer() 和send_buffer() 是各种类型的包装器，它们包含许多调用层，直到实际的锁定/解锁过程。所以我不能在静态分析工具的设置中简单地将get_buffer()指定为lock function。

int bufferSize = 0;     // say max size is 5

// random task
void new_request()
{
    int bufferNo = get_buffer();    // wrapper

    if (bufferNo == -1)
    {
        return;    // buffer is full
    }   

    if (check_something() == OK)
    {
        add_to_sendlist(bufferNo);  // for asynchronous process of send_buffer()
    }
    else    // bad request
    {
        // ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓
        // There should be clear_buffer placed here
        // but forgotten. Eventually the buffer will be
        // full and won't be cleared since 5th bad request comes.
        // ↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑↑

        do_nothing();
        // clear_buffer(bufferNo);
    }
}

int get_buffer()
{
    if(bufferSize < 5)
    {
        bufferSize++;
        return bufferSize;
    }
    else
    {
        wait_until_empty(); // wait until someone is sent by send_buffer()
        return -1;
    }

}

// clear specifiled one in buffer
void clear_buffer(int bufferNo) 
{
    delete(bufferNo)
    bufferSize--;
    
}

// period task
void send_buffer()
{
    int sent = send_1st_stuff_in_list();
    clear_buffer(sent);
}

【问题讨论】：

你真的需要这个吗？我问是因为，在多年编写多线程应用程序之后，我还没有看到这样一个问题，它不会在测试期间导致明显的循环、锁定、死锁或明显的段错误/AV 灾难也许这只是运气，我应该买彩票：）
请注意，我并不是说我没有遇到这些问题，只是说它们很容易找到并修复:)
这是一个旧代码，我们最近发现攻击者可以利用这个漏洞，发送恶意修改的错误请求，使send_buffer停止工作。如果可能的话，我想使用静态分析找到所有类似的错误。
听起来很可怕。您可能需要修复的不仅仅是锁定:((

标签： c multithreading semaphore static-analysis

【解决方案1】：

yoyozi - 公平披露：我是 GrammaTech 的一名工程师，从事 CodeSonar 工作。

首先是一些一般性的东西。手册的相关部分在页面上：codesonar/doc/html/C_Module/LibraryModels/ConcurrencyModelsLocks.html。尤其是页面底部解决锁操作识别问题。

根据您的 cmets，我认为您已经阅读了此内容，因为您在配置设置中设置了名称。

那么问题是你有多少种不同的包装器？如果只是几个，那么配置文件中的设置是可行的。如果有很多，那会很乏味。如果有很多，这几乎是不可能的。

因此，了解对您拥有多少个包装器集的估计会有所帮助。

即使考虑到包装器，死锁和竞争检测器也可能不是您解决问题所需要的。

如果我正确理解您的问题，您的队列空间有限，并且意外地，格式错误的项目不会从队列中清除，因此队列已满，所有处理都停止了。虽然您可能在此实现中涉及多个线程，但问题本身仍然是基本串行设置中的问题。

处理此类问题的最佳方法是尝试制作一个更简单的示例来显示相同的核心问题。如果您可以通过 GrammaTech 共享的方式执行此操作，我们可以与您一起调整设置或提供分析提示，以便找到此问题。

如果您想更详细地讨论这个问题，并防止公开披露您的代码，请通过 support_at_grammatech_dot_com 与我们联系，其中 at 和 dot应根据需要替换以形成格式良好的电子邮件地址。

【讨论】：