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Challenge
C/C++ 提供了间接操作内存的弱小能力，然而使用不当也会导致许多问题，上面是 Google chromium 团队的一组统计数据:
“Around 70% of our high severity security bugs are memory unsafety problems (that is, mistakes with C/C++ pointers). Half of those are use-after-free bugs.”
与内存相干的问题往往排查难度较大，耗时较多。网易云信的 IM、RTC 等 SDK 都是应用 C/C++ 来进行开发的，作为软件供应商，网易云信面临的挑战更大:
须要反对更多的操作系统；
须要反对更多的开发框架。
上述挑战促使咱们应用更弱小、更通用的 Sanitizer 工具来帮忙工程师疾速排查与定位内存问题，进步生产力，本系列文章共四篇，旨在向读者介绍网易云信的工程实际，本文为第一篇。
Sanitizers 简介
Sanitizers 是由 Google 研发团队提出的用于检测 C/C++ 程序常见内存谬误的工具集，Google 工程师公开了它们的源代码和算法：
https://github.com/google/san…
并在 LLVM clang 上实现，它们曾经被用于多个工程中。比方 Chromium、Firefox 等出名我的项目中。
下表汇总整顿了 Sanitizers 的各个工具和它们的作用：
从表格的内容能够看出，Sanitizers 除了可能检测内存谬误外，还可能检测一些其它常见的谬误。前面笔者将分章节介绍上述几种 Sanitizer 的用法与原理。
Sanitizers 的劣势
以后市面上存在着多种用于检测内存谬误的工具，在投入生产应用之前，能够从如下维度来评估:
在后续介绍各种 Sanitizer 工具时，会从上述几个维度进行介绍。Sanitizer 并不是第一个被创造进去用于检测内存谬误的工具，在它之前，同类的工具曾经十分多了，Sanitizer 其实是在前人的成绩上改良加翻新而来，因而它在上述几个方面比起同类工具有着劣势。
Sanitizers 具备如下劣势 :
与 Compiler 集成，支流 IDE 都提供了不同水平的集成，因而应用起来绝对简略；
目前支流 OS 的 Compiler 都可能不同水平上反对 Sanitizer，其通用性更强，因而对于须要跨平台的我的项目而言，它具备很大的劣势；
相比同类工具，可用性更强，老本更低；
能力更强，可能检测的谬误类型较多，诊断信息十分精确，可能帮忙疾速定位问题。
支流编译器对 Sanitizers 的反对状况
目前支流编译器都在肯定水平上反对 Sanitizers，本节整顿了 clang、GCC、MSVC 这三款支流编译器对 Sanitizers 的反对状况。
- LLVM clang
Google 工程师最后在 LLVM clang 上实现了 Sanitizers，LLVM clang 对各种 Sanitizer 反对十分全面，具体能够参见 LLVM clang 的官网文档：
- Apple clang
须要留神的是，Apple clang 是基于 LLVM clang 然而不是齐全照搬 LLVM clang，两者是存在区别的。目前 Apple clang 不反对 lsan，反对其它几种 Sanitizer，macOS 的 Instruments 工具提供了检测 Memory leakage 的能力。
- MSVC
目前 MSVC 仅反对 asan，不反对检测 use-after-return 类谬误，从实际来看，MSVC 在开启 asan 后，在一些特定状况下会呈现比拟奇怪的问题，用户能够思考设计编译器版本。
更多内容参见:
https://github.com/google/san…
- GCC
从实际和 GCC 反对的编译选项来看，GCC 不反对 msan，反对其它几种 Sanitizer。
更多内容参见:
https://gcc.gnu.org/onlinedoc…
What every programer should know about memory
在介绍正式的内容之前，咱们一起回顾一下对于 Memory 的常识。
Virtual memory
当今 OS 广泛采纳 Virtual memory 技术，下图形象地展现了 Virtual memory。
上图源自：
https://en.wikipedia.org/wiki…
Process memory address space
下图展现过程的地址空间布局：
上图源自：
https://en.wikipedia.org/wiki…
Memory error 分类
Memory error 的分类有多种，下表是依据 Sanitizer 工具的能力划分的一种分类形式：
在前面的章节中，对每一类谬误都会进行具体介绍，并提供具体的例子。
更多对于 Memory 的常识，参见：
https://en.wikipedia.org/wiki…
https://en.wikipedia.org/wiki…
https://people.freebsd.org/~l…
C++ 语言规范对 Memory 的形象
C++ 作为一门可能间接操作内存的语言，它的规范在语言层面对 Memory 进行形象，概括的说，每个 C++ object 会占用一片内存区域，依据 C++ object 所处的内存地位对 object 的分类如下：
下面表格中应用的“storage”术语其实是 C++ 语言规范应用的，读者能够参见:
https://en.cppreference.com/w…
这个术语所表白的其实是 object 所占用的内存。本系列后续的文章将会对 heap object、stack object、global object 的不同类型的内存谬误进行介绍。
C++ 语言规范对 object lifetime 进行了标准，概括地说，一个 C++object lifetime 如下：
C++ 规范明确指出“access outside of object lifetime”是谬误的，读者能够参见：
https://en.cppreference.com/w…。
因为每个 C++ object 对应一片内存区域，这提醒咱们能够从 object lifetime 的角度来剖析 Memory error，在这里能够提前通知读者，前面行将介绍的很多内存谬误都能够纳入“access outside of lifetime”领域。
后续将持续推出 Sanitizers 系列文章之 Address Sanitizer 用法篇、Address Sanitizer 原理篇、Leak Sanitizer 介绍等相干文章，请大家继续关注。
参考资料
- Memory safety: https://www.chromium.org/Home…
- Introduction to Memory Unsafety for VPs of Engineering: https://alexgaynor.net/2019/a…
- AddressSanitizerComparisonOfMemoryTools: https://github.com/google/san…
- https://en.cppreference.com/w…
