简单 C 字符串函数上的 Valgrind 错误

Question

让我们考虑这个简单的测试程序：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
        char buf[256];
        int i;

        strcpy(buf,"Hello world!");
        i = strlen(buf);
        printf("Length of string is %d.\n",i);
        return 0;
}

使用英特尔 c++ 编译器进行编译并启用优化 (O3) 时，我从 valgrind 收到以下错误：

==8727== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==8727==    at 0x4009EF: main (strtest.cpp:11)
==8727== Use of uninitialised value of size 8
==8727==    at 0x4FC61ED: _itoa_word (in /lib64/libc-2.4.so)
==8727==    by 0x4FC9317: vfprintf (in /lib64/libc-2.4.so)
==8727==    by 0x4FD02A9: printf (in /lib64/libc-2.4.so)
==8727==    by 0x400A09: main (strtest.cpp:13)
==8727== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==8727==    at 0x4FC61F7: _itoa_word (in /lib64/libc-2.4.so)
==8727==    by 0x4FC9317: vfprintf (in /lib64/libc-2.4.so)
==8727==    by 0x4FD02A9: printf (in /lib64/libc-2.4.so)
==8727==    by 0x400A09: main (strtest.cpp:13)
==8727== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==8727==    at 0x4FC9386: vfprintf (in /lib64/libc-2.4.so)
==8727==    by 0x4FD02A9: printf (in /lib64/libc-2.4.so)
==8727==    by 0x400A09: main (strtest.cpp:13)
==8727== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==8727==    at 0x4FC990F: vfprintf (in /lib64/libc-2.4.so)
==8727==    by 0x4FD02A9: printf (in /lib64/libc-2.4.so)
==8727==    by 0x400A09: main (strtest.cpp:13)
==8727== Conditional jump or move depends on uninitialised value(s)
==8727==    at 0x4FC82F2: vfprintf (in /lib64/libc-2.4.so)
==8727==    by 0x4FD02A9: printf (in /lib64/libc-2.4.so)
==8727==    by 0x400A09: main (strtest.cpp:13)

我正在使用最新版本的 valgrind (3.6.1)。关闭优化 (-O0) 时不会发生这种情况，g++ 也不会发生这种情况。但是，它出现在我迄今为止尝试过的所有英特尔编译器（11.0、11.1、12）中。

似乎错误与字符串函数的 SIMD 加速有关，如C strings, strlen and Valgrind 中所述。

据说这是 valgrind 中的一个错误，现在已修复。但是，尽管使用了最新的 valgrind 版本，我仍然有这些错误。有人知道这方面的帮助吗？

Answer 1

不要使用 valgrind 进行优化。

Answer 2

Valgrind 试图确定一个值是否依赖于初始化的内存，这通常不是一个容易处理的问题。 Valgrind 通过跟踪设置了哪些位并允许它们级联来“尽最大努力”。有很多方法可以欺骗它。例如，我刚刚编写了这段代码：

#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    unsigned *p = malloc(sizeof(unsigned));
    unsigned x = *p;
    free(p);
    unsigned f = x == 0;
    unsigned g = x == 1;
    return f & g;
}

旁注： 严格来说，上述程序在任何没有unsigned int 陷阱表示的平台上都是正确，在我们的平台上也是如此（Valgrind 仅适用于 x86）。在这些平台上不会调用未定义的行为，C 标准保证 main 在这些平台上返回 0。

引用： n1256: 7.20.3.3: malloc 返回值为“不确定”的对象。 n1256 3.17.2：不确定值是“陷阱表示”或“未指定值”。请注意，在 x86 上，无符号整数没有陷阱表示。

根据 Valgrind 的说法，f 和 g 都没有被正确初始化，所以 f & g 也不能被初始化。然而，结果总是零，任何有一点逻辑的人都会告诉你。 Valgrind 不懂逻辑，它只是按照一些简单的规则到处乱跑。

这里可能发生的情况是，英特尔的 C 编译器为您提供了 strlen 的优化版本，它使用 SSE 或某种技巧，导致 Valgrind 中的“未初始化”位在结果中被设置。当然，如果优化后的代码读过buf 的initialized 部分，然后执行一系列类似上述的操作，这自然会发生。当然，它会做类似的事情，因为这样做会更快（并且在 x86 上读取数组末尾总是安全的，只要您不跨越页面边界）。你有一些选择。

• 在使用 Valgrind 和 Intel 的编译器时关闭优化。

• 将代码添加到 Valgrind 以捕获这种特殊类型的错误。 （Valgrind 已经有特殊情况了。）

• 有条件地修改你的代码，让 Valgrind 给出正确的结果。例如，将其放在顶部：

  // This only fixes the error if sizeof(buf) is at least as large
  // as the largest multiple of 16 larger than strlen(buf)
  #if VALGRIND
  memset(buf, '\0', sizeof(buf));
  #endif