c++ - 英特尔引脚 : how to detect realloc size

Question

我有一个以下的 pin 工具，例如 trace.cpp(与 pin 工具 manual 中的完全一样):

#include "pin.H"
#include <iostream>
#include <fstream>

/* ===================================================================== */
/* Names of malloc and free */
/* ===================================================================== */
#if defined(TARGET_MAC)
#define MALLOC "_malloc"
#define FREE "_free"
#else
#define MALLOC "malloc"
#define FREE "free"
#endif

/* ===================================================================== */
/* Global Variables */
/* ===================================================================== */

std::ofstream TraceFile;

/* ===================================================================== */
/* Commandline Switches */
/* ===================================================================== */

KNOB<string> KnobOutputFile(KNOB_MODE_WRITEONCE, "pintool",
    "o", "malloctrace.out", "specify trace file name");

/* ===================================================================== */


/* ===================================================================== */
/* Analysis routines                                                     */
/* ===================================================================== */
 
VOID Arg1Before(CHAR * name, ADDRINT size)
{
    std::cout << name << "(" << size << ")" << endl;

}

VOID MallocAfter(ADDRINT ret)
{
    std::cout << "  returns " << ret << endl;
}


/* ===================================================================== */
/* Instrumentation routines                                              */
/* ===================================================================== */
   
VOID Image(IMG img, VOID *v)
{
    // Instrument the malloc() and free() functions.  Print the input argument
    // of each malloc() or free(), and the return value of malloc().
    //
    //  Find the malloc() function.
    RTN mallocRtn = RTN_FindByName(img, MALLOC);
    if (RTN_Valid(mallocRtn))
    {
        RTN_Open(mallocRtn);

        // Instrument malloc() to print the input argument value and the return value.
        RTN_InsertCall(mallocRtn, IPOINT_BEFORE, (AFUNPTR)Arg1Before,
                       IARG_ADDRINT, MALLOC,
                       IARG_FUNCARG_ENTRYPOINT_VALUE, 0,
                       IARG_END);
        RTN_InsertCall(mallocRtn, IPOINT_AFTER, (AFUNPTR)MallocAfter,
                       IARG_FUNCRET_EXITPOINT_VALUE, IARG_END);

        RTN_Close(mallocRtn);
    }

    // Find the free() function.
    RTN freeRtn = RTN_FindByName(img, FREE);
    if (RTN_Valid(freeRtn))
    {
        RTN_Open(freeRtn);
        // Instrument free() to print the input argument value.
        RTN_InsertCall(freeRtn, IPOINT_BEFORE, (AFUNPTR)Arg1Before,
                       IARG_ADDRINT, FREE,
                       IARG_FUNCARG_ENTRYPOINT_VALUE, 0,
                       IARG_END);
        RTN_Close(freeRtn);
    }
}

/* ===================================================================== */

VOID Fini(INT32 code, VOID *v)
{
    TraceFile.close();
}

/* ===================================================================== */
/* Print Help Message                                                    */
/* ===================================================================== */
   
INT32 Usage()
{
    cerr << "This tool produces a trace of calls to malloc." << endl;
    cerr << endl << KNOB_BASE::StringKnobSummary() << endl;
    return -1;
}

/* ===================================================================== */
/* Main                                                                  */
/* ===================================================================== */

int main(int argc, char *argv[])
{
    // Initialize pin & symbol manager
    PIN_InitSymbols();
    if( PIN_Init(argc,argv) )
    {
        return Usage();
    }
    
    // Write to a file since cout and cerr maybe closed by the application
    TraceFile.open(KnobOutputFile.Value().c_str());
    TraceFile << hex;
    TraceFile.setf(ios::showbase);
    
    // Register Image to be called to instrument functions.
    IMG_AddInstrumentFunction(Image, 0);
    PIN_AddFiniFunction(Fini, 0);

    // Never returns
    PIN_StartProgram();
    
    return 0;
}

(唯一的变化是它打印而不是将其存储在输出文件中)

我有以下 C 代码示例 - example.c:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct A {
    int x[10];
    int y[1];
};

int main()
{
  struct A *ptr = calloc(1, sizeof(struct A));
  ptr->x[10] = 4;
  printf("%i\n", ptr->x[10]);
  ptr = realloc(ptr, sizeof(int));
  ptr->x[10] = 4;
  printf("%i\n", ptr->x[10]);
  free(ptr);
  return 0;
}

当我使用 pin 工具运行它时，它会产生以下输出:

$ pin -t obj-intel64/trace.so -- ./example.o | tail
  returns 139865991781744
malloc(272)
  returns 139865991785984
malloc(44)
  returns 33456736
malloc(4096)
  returns 33456800
free(33456736)
4
4

注意两个 malloc 调用:

malloc(44)
malloc(4096)

它完美地检测到第一个(注意 c 代码中的 calloc 调用)，但它检测到 4096 的 realloc(如果我在这里错了请纠正我)。但是，我相信它应该检测到 4 (sizeof int)。

我哪里错了？有什么方法可以检测到正确的尺寸(或者我可能在这里遗漏了什么)？

Answer 1

您正在使用跟踪工具来跟踪对 malloc 和 free 的实际调用。您似乎没有跟踪对 calloc 和 realloc 的调用，大概是假设这些函数最终会调用 malloc。

但这不一定是真的。例如，如果 realloc 检测到现有内存块已经足够大，可以满足请求，它可以只返回它的第一个参数而不做任何其他操作，因此您不会看到对 malloc 的任何调用。这显然是您的示例中发生的情况，因为您的 realloc 调用请求的内存比 calloc 分配的内存少，我们可以看到它在这里没有这样做，因为 free 调用时 ptr 的地址与 calloc 分配的 block 相同。

如果现有分配比请求大得多，realloc 可能会选择将 block 复制到更小的分配中，可能使用 malloc 获取。 .但即使 realloc 确实决定减少已分配内存的大小，也不能保证它需要新的分配。在某些实现中，可以拆分现有 block ，将不需要的部分添加到空闲列表中。这不会涉及对 free 或 malloc 的调用。

那么，如果 malloc(4096) 不是来自 realloc，那么它从何而来？最有可能的答案是 malloc 是从标准库中调用的。例如，printf 可能已经注意到它需要为 stdout 分配一个输出缓冲区，因此它会调用 malloc 来获取一些内存。

简而言之，您可能需要跟踪所有内存管理函数以清楚地了解正在发生的事情。