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中心

限制某些C结构以驻留在堆的特定区域中。

动机

当使用C实现编程语言的运行时，我们可能希望区分内部运行时数据结构（使用malloc / free或某种内存池分配或从转储图像中分配了mmap ）和分配给GC管理堆中分配的用户对象。

在Mono中，运行时代表托管对象，这些System.Object使用c struct typedef struct _MonoObject { ... } MonoObject衍生自动。单诺使用该类别从T类中屈服的约定，如果其第一个成员是T类： 

 struct _MonoString {
	MonoObject obj ; /* System.String derives from System.Object */
	...
};

单MonoObject *ptr必须通过手柄间接访问运行时内置MonoObjectHandle h指针。

该软件包提供了一个分析C文件的库，以找到使用原始指针到托管内存的位置。

快速开始示例

这是一个人如何使用Centrinel和Centrinel-Report使用BEAR拦截C编译器调用的Autotools项目： 

 # assuming you have GHC and cabal installed
$ pushd $CENTRINEL_DIR # go to the centrinel source directory
$ echo "Building Centrinel"
$ cabal sandbox init
$ cabal install happy
$ cabal install alex
$ cabal install --dependencies-only
$ cabal configure
$ cabal build
$ popd
$ echo Building project using "bear"
$ pushd $SRC_DIR
$ ./autoconf ...
$ bear make
# produces a compile_commands.json file
$ popd
$ cd $CENTRINEL_DIR
$ curl -o centrinel-report.tar.gz https://github.com/lambdageek/centrinel-report/releases/download/v0.3.1/centrinel-report.tar.gz
$ tar xvzf centrinel-report.tar.gz
# writes a skeleton HTML report to centrinel-report/
$ cabal run centrinel -- --project $SRC_DIR/compile_commands.json --exclude $SRC_DIR/thirdparty --format json --output centrinel-report/centrinel-report.json
# produces centrinel-report/centrinel-report.json
$ cd centrinel-report && python -m SimpleHTTPServer 8000
# go look at http://localhost:8000/

安装

这是一个早期开发原型，因此设置有些涉及。

您将需要最近的GHC（使用GHC 8.2.x，GHC 8.0.x和7.10.x）和Cabal进行测试。

依赖项：此程序使用language-c库进行C解析 - 您将需要安装alex Lexer和happy Parser（无论是系统范围内还是在此存储库中的沙盒中）。下面的步骤设置了一个沙箱，并将所需的程序安装到其中。 （您不需要alex ， happy进行分析，只是为了构建分析仪二进制。） 

git clone https://github.com/lambdageek/centrinel.git
cd centrinel
cabal sandbox init
cabal install happy
cabal install alex
cabal install --dependencies-only
cabal configure
cabal build
cabal run centrinel -- --help

include/centrinel.h头

Centrinel依靠一些__attribute__((...))属性，一些预处理器定义了要分析的内容。为了方便起见，当Centrinel调用C预处理器时，它会自动包含用户代码之前的文件include/centrinel.h 。如果从沙盒（如上上述）运行， cabal run centrinel命令将确保Centrinel能够找到此文件。相反，如果您使用cabal install ，则Centrinel标头将被复制到Cabal Data目录，即使您随后移动二进制，构建的centrinel二进制都将指该位置。

该标头定义__CENTRINEL__至1 ，以表明Centrinel正在运行； __CENTRINEL_MANAGED_ATTR属性和__CENTRINEL_MANAGED_REGION属性指定符，您可以用来注释您的structs，以及宏来定义language-c不了解的某些GCC原始素。

Centrinel会自动包含标头，您不必明确包含它。

用法

现在，您应该能够使用cabal run centrinel -- [ARGS] （或cabal repl来玩耍，如果您想分开运行各种步骤）。此外，还有一个脚本centrinelcc ，可以用作CC make调音，作为gcc或clang的倒入替换。

只需在C文件上运行二进制

用法： centrinel [--output FILE] -- CFLAGS CFILE

该程序了解cc命令行选项的杂物，例如-D和-I和-U ，并将将其他人传递给预处理器。一些对于预处理没有意义的选择（例如-c或-MT可以理解并默默丢弃）。默认情况下，分析结果将打印到Stdout；要将它们引导到文件，请添加一个--output FILE选项。 

 $ cabal run centrinel -- c-examples/attrib.c
Errors:
c-examples/attrib.c:28: (column 2) [WARNING]  >>> Region mismatch: Region 1 and Region 2
  Additional locations:
          c-examples/attrib.c:8: (column 2)
          c-examples/attrib.c:13: (column 1)
          c-examples/attrib.c:27: (column 1)

c-examples/attrib.c:35: (column 5) [ERROR]  >>> Naked pointer(s) to managed object(s) found in declaration
  Pointer to managed heap XP
          in 0th argument 'x' at c-examples/attrib.c:35: (column 13)
          in function declaration 'foo'

c-examples/attrib.c:37: (column 11) [ERROR]  >>> Naked pointer(s) to managed object(s) found in declaration
  Pointer to managed heap struct Y *
          in return type
          in function declaration 'bar'
  Pointer to managed heap XP
          in 1st argument 'x' at c-examples/attrib.c:37: (column 26)
          in function declaration 'bar'

c-examples/attrib.c:39: (column 5) [ERROR]  >>> Naked pointer(s) to managed object(s) found in declaration
  Pointer to managed heap XP
          in 0th argument 'x' at c-examples/attrib.c:33: (column 28)
          in type defined at c-examples/attrib.c:33: (column 1)
          at c-examples/attrib.c:39: (column 10)
          in 0th argument 'f' at c-examples/attrib.c:39: (column 19)
          in function declaration 'baz'

注意：如果您需要通过仪表板开头的选项-并且您使用的是cabal run ，则应该写作--两次：一次用于Cabal，一次用于Centrinel： cabal run -- -- -DFOO -I../.. c-examples/attrib.c ）

使用编译数据库JSON文件

用法： centrinel [--output FILE] --project compile_commands.json

clang编译数据库是一个JSON文件，该文件指定了一组编译器调用。 cmake或BEAR等工具可用于生成编译数据库（通常称为compile_commands.json ）。 Centrinel可以将数据库与--project选项： 

 $ bear make -C some_project_directory # Note: doesn't work on OSX with System Integrity Protection
$ cabal run centrinel -- --project compile_commands.json

更换CC

文件scripts/centrinelcc可以用作make的CC变量的值。它将首先运行真实的编译器（由REAL_CC环境变量指定，如果不设置为cc ），如果编译成功，它将调用centrinel （必须在路径上）

设置

这些步骤尚未自动化

 $ cabal install
$ cp dist/build/centrinel/centrinel [somewhere on your PATH]
$ cp scripts/centrinelcc [somewhere on your PATH]

例子

 $ export REAL_CC=/path/to/your/cc # if unset, defaults to 'cc'
$ make CC=centrinelcc

指定其他C预企业

默认情况下，Centrinel将使用REAL_CC环境变量的值来运行预处理器，或者cc如果未设置）。指定编译器的另一种方法是使用--use-cc CC选项，该选项优先于环境变量。

指定JSON输出格式

实验：使用--format json CENTRINEL将分析结果作为JSON BLOB（目前其格式非常迅速）。斑点可能被消耗

从分析中排除目录

使用--exclude DIR （可以多次指定），将不会分析DIR或其子目录之一的任何输入文件。 （既可以使用-- CFLAGS CFILE模式，也可以与--project JSON_FILE一起使用）。

什么有效

  • 对结构定义的区域注释（由__attribute__((__region(N)))用整数n ）将统一结构的第一个成员（前提是它是另一种结构类型），并将报告冲突。

  • 指向区域__CENTRINEL_MANAGED_REGION中的结构（定义为include/centrinel.h ）中的__region(1)如果它们在功能原型中发生的任何位置（声明或定义），则会引起错误。

  • 检查功能体的​​使用__CENTRINEL_MANAGED_REGION指针。

  • 一种允许使用__CENTRINEL_SUPPRESS_ATTR(1)错误地将指针操纵指针的有福函数/结构的注释方式，可以应用于：

    • 在复合语句开头的标签： 
      	{
		l: __CENTRINEL_SUPPRESS_ATTR ( 1 ) ;
		/* your code that manipulated managed objecs */
	}
    • 在功能声明中，以抑制有关函数参数和结果的警告： 
       int __CENTRINEL_SUPPRESS_ATTR ( 1 ) foo (...); /* no warnings about pointers in ... */
    • 另外， __CENTRINEL_SUPPRESS_ATTR(0)可用于在被抑制的上下文中转回检查。这对于例如宏观扩展很有用：您希望宏观的主体被信任，因此抑制了指针检查，但是参数不受限制，以便对其进行检查。

脚注

1 ：一个直接的好处是，如果在运行本机运行时代码时发生垃圾收集，我们不必固定引用的对象，这可能会减少碎片。 ↩

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