c++ - Clang 的 UBSan 和函数指针 : Is this illegal?

Question

我正在尝试通过一个函数指针表调用一些 C++ 函数，该函数指针表作为 C 符号从共享对象中导出。该代码实际上可以正常工作，但 Clang 的未定义行为 sanitizer (= UBSan)认为我进行的调用是非法的，如下所示:

==11410==WARNING: Trying to symbolize code, but external symbolizer is not initialized!
path/to/HelloWorld.cpp:25:13: runtime error: call to function (unknown) through pointer to incorrect function type 'foo::CBar &(*)()'
(./libFoo.so+0x20af0): note: (unknown) defined here

由于 Clang 的未定义行为清理器，通过函数指针间接调用返回 C++ 标准类对象引用的函数是合法的，但对于用户定义的类来说是非法的。有人能告诉我它有什么问题吗？

我一直在尝试使用 Clang-llvm 3.4-1ubuntu3 和 CMake 2.8.12.2 在 Ubuntu 14.04 上构建项目。要重现此现象，请将以下 5 个文件 放在同一目录中并调用 build.sh。它将创建一个 makefile 并构建项目，然后运行可执行文件。

Foo.h

#ifndef FOO_H
#define FOO_H

#include <string>

//
#define EXPORT __attribute__ ((visibility ("default")))

namespace foo {
    class CBar
    {
        // empty
    };

    class CFoo
    {
    public:
        static CBar& GetUdClass();
        static std::string& GetStdString();
    };

    // function pointer table.
    typedef struct
    {
        CBar& (*GetUdClass)();
        std::string& (*GetStdString)();
    } fptr_t;

    //! function pointer table which is exported.
    extern "C" EXPORT const fptr_t FptrInFoo;
}

#endif

Foo.cpp

#include "Foo.h"
#include <iostream>

using namespace std;

namespace foo
{
    // returns reference of a static user-defined class object.
    CBar& CFoo::GetUdClass()
    {
        cout << "CFoo::GetUdClass" << endl;
        return *(new CBar);
    }

    // returns reference of a static C++ standard class object.
    std::string& CFoo::GetStdString()
    {
        cout << "CFoo::GetStdString" << endl;
        return *(new string("Hello"));
    }

    // function pointer table which is to be dynamically loaded.
    const fptr_t FptrInFoo = {
        CFoo::GetUdClass,
        CFoo::GetStdString,
    };
}

HelloWorld.cpp

#include <iostream>
#include <string>
#include <dirent.h>
#include <dlfcn.h>
#include "Foo.h"

using namespace std;
using namespace foo;

int main()
{
    // Retrieve a shared object.
    const string LibName("./libFoo.so");
    void *pLibHandle = dlopen(LibName.c_str(), RTLD_LAZY);
    if (pLibHandle != 0) {
        cout << endl;
        cout << "Info: " << LibName << " found at " << pLibHandle << endl;
        // Try to bind a function pointer table:
        const string SymName("FptrInFoo");
        const fptr_t *DynLoadedFptr = static_cast<const fptr_t *>(dlsym(pLibHandle, SymName.c_str()));
        if (DynLoadedFptr != 0) {
            cout << "Info: " << SymName << " found at " << DynLoadedFptr << endl;
            cout << endl;
            // Do something with the functions in the function table pointer.
            DynLoadedFptr->GetUdClass();    // Q1. Why Clang UBSan find this is illegal??
            DynLoadedFptr->GetStdString();  // Q2. And why is this legal??
        } else {
            cout << "Warning: Not found symbol" << endl;
            cout << dlerror() << endl;
        }
    } else {
        cout << "Warning: Not found library" << endl;
        cout << dlerror() << endl;
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

CMakeLists.txt

project (test)

if(COMMAND cmake_policy)
      cmake_policy(SET CMP0003 NEW)
endif(COMMAND cmake_policy)

set(CMAKE_SHARED_LINKER_FLAGS "${CMAKE_SHARED_LINKER_FLAGS} -Wl,-rpath,$ORIGIN")

add_library(Foo SHARED Foo.cpp)

add_executable(HelloWorld HelloWorld.cpp)
target_link_libraries (HelloWorld dl)

build.sh

#!/bin/bash

# 1. create a build directory.
if [ -d _build ]; then
    rm -rf _build
fi
mkdir _build
cd _build

# 2. generate a makefile.
CC=clang CXX=clang++ CXXFLAGS="-fvisibility=hidden -fsanitize=undefined -O0 -g3" cmake ..

# 3. build.
make

# 4. and run the executable.
./HelloWorld

我一直在努力寻找线索来深入研究这个问题，并意识到这个问题是由 sanitizer (-fsanitize=function) 的“功能”选项发现的，但没有太多的文档记录。如果你们能给我一个看起来像来自另一个星球的运行时错误消息的合理解释，我将不胜感激。谢谢。

Clang 在输出中指出的“未知”是什么？

下面是 addr2line 的输出，用于检查 sanitizer 的“未知”内容:

$ addr2line -Cfe _build/libFoo.so 0x20af0
foo::CFoo::GetUdClass()
path/to/Foo.cpp:12

嗯，它看起来真的很像我期待为我调用的功能。您能猜出 Clang 看起来有何不同吗？

Answer 1

CBar 的 typeinfo 需要默认可见性，因为函数的类型被 Linux 上的 Clang 在可执行文件和动态库中认为是相同的；将 Foo.h 更改为:

  class EXPORT CBar
  {
      ...
  }