c++ - 使用 g++5 进行的内联构建时出现 valgrind 错误 - valgrind 或 g++5 中的错误？

Question

g++ 和 valgrind 的确切版本:

g++-5 (Ubuntu 5.2.1-23ubuntu1~12.04) 5.2.1 20151031
valgrind-3.7.0

我没有深入研究哪个标志(finline-small-functions/findirect-inlining/finline-functions/finline-functions-called-once/fearly-inlining)，因为我正在 travis 上远程测试它，我已经等得不耐烦了，所以我只用了 -fno-inline (我的机器上没有可用的 Linux)。

实际上，我不知道这是由于内联造成的，我希望 valgrind 报告导致错误的真正函数，因此禁用了内联……瞧!

请注意，这仅发生在 g++5 - 我已经测试了 g++ 4.4/4.5/4.7/4.8/4.9(4.6 未测试)和 clang++ 3.4/3.5/3.6/3.7/3.8(以及所有这些OSX 下的编译器)

这里是错误:

==3063== 1 errors in context 1 of 1:
==3063== Invalid read of size 4
==3063==    at 0x40092E: regTest(char const*, char const*) (a.cpp:17)

这是我的代码:

// required includes
#include <cstdio>  // printf and friends
#include <cstdlib> // malloc, free, qsort
#include <cstring> // strlen, strcpy, strtok
#include <new>     // placement new

struct String
{
    char* m_str;

    void copy(const String& other) {
        if(m_str)
            free(m_str);
        m_str = 0;

        if(other.m_str) {
            m_str = static_cast<char*>(malloc(strlen(other.m_str) + 1));
            strcpy(m_str, other.m_str);
        }
    }

    String(const char* in = 0)
            : m_str(0) {
        if(in == 0)
            return;

        m_str = static_cast<char*>(malloc(strlen(in) + 1));
        strcpy(m_str, in);
    }

    String(const String& other)
            : m_str(0) {
        copy(other);
    }

    ~String() {
        if(m_str)
            free(m_str);
    }

    String& operator=(const String& other) {
        if(this != &other)
            copy(other);
        return *this;
    }
};

template <class T>
class Vector
{
    unsigned m_size;
    unsigned m_capacity;
    T*       m_buffer;

public:
    Vector()
            : m_size(0)
            , m_capacity(0)
            , m_buffer(0) {}

    Vector(const Vector& other)
            : m_size(other.m_size)
            , m_capacity(other.m_capacity)
            , m_buffer(static_cast<T*>(malloc(sizeof(T) * m_capacity))) {
        for(unsigned i = 0; i < m_size; ++i)
            new(m_buffer + i) T(other.m_buffer[i]);
    }

    ~Vector() {
        for(unsigned i = 0; i < m_size; ++i)
            (*(m_buffer + i)).~T();
        free(m_buffer);
    }

    Vector& operator=(const Vector& other) {
        if(this != &other) {
            for(size_t i = 0; i < m_size; ++i)
                (*(m_buffer + i)).~T();
            free(m_buffer);

            m_size     = other.m_size;
            m_capacity = other.m_capacity;

            m_buffer = static_cast<T*>(malloc(sizeof(T) * m_capacity));
            for(unsigned i = 0; i < m_size; ++i)
                new(m_buffer + i) T(other.m_buffer[i]);
        }
        return *this;
    }

    unsigned size() const { return m_size; }

    void push_back(const T& item) {
        if(m_size < m_capacity) {
            new(m_buffer + m_size++) T(item);
        } else {
            if(m_capacity == 0)
                m_capacity = 5; // initial capacity
            else
                m_capacity *= 2; // capacity growth factor
            T* temp = static_cast<T*>(malloc(sizeof(T) * m_capacity));
            for(unsigned i = 0; i < m_size; ++i) {
                new(temp + i) T(m_buffer[i]);
                (*(m_buffer + i)).~T();
            }
            new(temp + m_size++) T(item);
            free(m_buffer);
            m_buffer = temp;
        }
    }
};

struct FunctionData
{
    String m_suite;
    String m_name;

    const char* m_file;

    FunctionData(const char* suite, const char* name, const char* file)
            : m_suite(suite)
            , m_name(name)
            , m_file(file) {}

    FunctionData(const FunctionData& other)
            : m_suite(other.m_suite)
            , m_name(other.m_name)
            , m_file(other.m_file) {}
};

const char*& getCurrentTestSuite() {
    static const char* data = 0;
    return data;
}

int setTestSuiteName(const char* name) {
    getCurrentTestSuite() = name;
    return 0;
}

int regTest(const char* file, const char* name) {
    Vector<FunctionData> temp;

    temp.push_back(FunctionData(getCurrentTestSuite(), name, file));

    // main() is empty and we dont want this optimized away
    printf("hello! %d\n", temp.size());

    return 0;
}

__attribute__((unused)) static int a1 = setTestSuiteName("current testsuite");
__attribute__((unused)) static int a2 = regTest("a.cpp", "zzz");

int main(int, char**) { return 0; }

这是我运行它的方式:

g++-5 a.cpp -Wall -Wextra -pedantic -std=c++98 -g -O3 -fno-inline
valgrind --leak-check=full --track-origins=yes -v ./a.out
g++-5 a.cpp -Wall -Wextra -pedantic -std=c++98 -g -O3
valgrind --leak-check=full --track-origins=yes -v ./a.out

第二次运行导致 valgrind 错误。

删除 FunctionData 的任何成员将停止重现问题。从图片中剪切 Vector 也不会导致错误。

here是存储库，here是travis日志。

我已经浪费了几个小时来最小化它，所以我完成了对复制代码的最小化。

那么谁错了——g++5 还是 valgrind？或者我？接下来我该做什么？为什么会这样？

编辑:

哈哈!刚刚注意到 (a.cpp:17)关于错误，所以有问题的行是 m_str = static_cast<char*>(malloc(strlen(other.m_str) + 1)); - 但为什么？!？!？!即使所有内容都内联在 regTest() 中- 我认为这个简单的代码没有真正的错误

编辑 2:

刚刚尝试在本地使用 Ubuntu 14.04 g++ (Ubuntu 5.3.0-3ubuntu1~14.04) 5.3.0 20151204和 valgrind-3.10.1情况是一样的——当使用内联编译时，错误发生了。

也尝试在本地使用 g++-4.8 (Ubuntu 4.8.5-2ubuntu1~14.04.1) 4.8.5天哪!也像 g++-5 一样有问题!也许一个补丁进入了 g++ 4.8.5 而不是在 4.8.x 和 4.9.x 中使用的 travis

编辑 3:

添加__attribute__((noinline))到 String 的构造函数(任何 - 正常和复制 - 适用于两者)类(class)解决了这个问题。那么这是一个错误吗？下一步做什么？

编辑 4:

我玩多了一点，把代码改成了this (删除了 Vector 类)并在编译时设法从 valgrind 触发错误

g++ a.cpp -O3 -fno-elide-constructors 

编译时没有错误

g++ a.cpp -O3

(两种情况都启用了内联)

这些优化有些问题。很抱歉进行了很多编辑和很长的帖子 - 我现在闭嘴。

编辑 5:

friend 叫我加-ggdb编译时，现在来自 valgrind 的原始代码的错误是这样的:

==2150== Invalid read of size 4
==2150==    at 0x40095E: copy (a.cpp:17)
==2150==    by 0x40095E: String (a.cpp:33)
==2150==    by 0x40095E: FunctionData (a.cpp:128)
==2150==    by 0x40095E: push_back (a.cpp:106)
==2150==    by 0x40095E: regTest(char const*, char const*) (a.cpp:144)
==2150==    by 0x400B2C: __libc_csu_init (in /home/onqtam/a.out)
==2150==    by 0x537CE54: (below main) (libc-start.c:246)
==2150==  Address 0x5a37c90 is 16 bytes inside a block of size 18 alloc'd
==2150==    at 0x4C2AB80: malloc (in /usr/lib/valgrind/vgpreload_memcheck-amd64-linux.so)
==2150==    by 0x4008DF: String (a.cpp:27)
==2150==    by 0x4008DF: FunctionData (a.cpp:123)
==2150==    by 0x4008DF: regTest(char const*, char const*) (a.cpp:144)
==2150==    by 0x400B2C: __libc_csu_init (in /home/onqtam/a.out)
==2150==    by 0x537CE54: (below main) (libc-start.c:246)

Answer 1

这是因为 gcc 优化了 strcpy 以在 4 字节 block 上运行，这始终是安全的，因为您不能分配不是 4 字节倍数的内存块(至少在 x86 和 x64 上)。因此，从 gcc 的角度来看，读取绝对是安全的，但从 valgrind 的角度来看，您正在阅读您所说的将分配的内容。通常 valgrind 可以检测到您正在执行 memcpy/memmove/strcpy/等。并且知道抑制错误，但是当调用被内联时，它的检测失败并且您收到错误的错误消息。

您可能希望将 strcpy 包装在一个调用中，以警告 valgrind 下面的内存访问是安全的，即参见 http://valgrind.org/docs/manual/mc-manual.html#mc-manual.clientreqs如果您真的想在启用主动内联的情况下进行调试。