]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blob - README.md
explain what we mean by 'unsound'
[rust.git] / README.md
1 # Miri
2
3 [![Actions build status][actions-badge]][actions-url]
4
5 [actions-badge]: https://github.com/rust-lang/miri/workflows/CI/badge.svg?branch=master
6 [actions-url]: https://github.com/rust-lang/miri/actions
7
8 An experimental interpreter for [Rust][rust]'s
9 [mid-level intermediate representation][mir] (MIR). It can run binaries and
10 test suites of cargo projects and detect certain classes of
11 [undefined behavior](https://doc.rust-lang.org/reference/behavior-considered-undefined.html),
12 for example:
13
14 * Out-of-bounds memory accesses and use-after-free
15 * Invalid use of uninitialized data
16 * Violation of intrinsic preconditions (an [`unreachable_unchecked`] being
17   reached, calling [`copy_nonoverlapping`] with overlapping ranges, ...)
18 * Not sufficiently aligned memory accesses and references
19 * Violation of *some* basic type invariants (a `bool` that is not 0 or 1, for example,
20   or an invalid enum discriminant)
21 * **Experimental**: Violations of the [Stacked Borrows] rules governing aliasing
22   for reference types
23 * **Experimental**: Data races (but no weak memory effects)
24
25 On top of that, Miri will also tell you about memory leaks: when there is memory
26 still allocated at the end of the execution, and that memory is not reachable
27 from a global `static`, Miri will raise an error.
28
29 You can use Miri to emulate programs on other targets, e.g. to ensure that
30 byte-level data manipulation works correctly both on little-endian and
31 big-endian systems. See
32 [cross-interpretation](#cross-interpretation-running-for-different-targets)
33 below.
34
35 Miri has already discovered some [real-world bugs](#bugs-found-by-miri). If you
36 found a bug with Miri, we'd appreciate if you tell us and we'll add it to the
37 list!
38
39 However, be aware that Miri will **not catch all cases of undefined behavior**
40 in your program, and cannot run all programs:
41
42 * There are still plenty of open questions around the basic invariants for some
43   types and when these invariants even have to hold. Miri tries to avoid false
44   positives here, so if your program runs fine in Miri right now that is by no
45   means a guarantee that it is UB-free when these questions get answered.
46
47     In particular, Miri does currently not check that integers/floats are
48   initialized or that references point to valid data.
49 * If the program relies on unspecified details of how data is laid out, it will
50   still run fine in Miri -- but might break (including causing UB) on different
51   compiler versions or different platforms.
52 * Program execution is non-deterministic when it depends, for example, on where
53   exactly in memory allocations end up, or on the exact interleaving of
54   concurrent threads. Miri tests one of many possible executions of your
55   program. You can alleviate this to some extent by running Miri with different
56   values for `-Zmiri-seed`, but that will still by far not explore all possible
57   executions.
58 * Miri runs the program as a platform-independent interpreter, so the program
59   has no access to most platform-specific APIs or FFI. A few APIs have been
60   implemented (such as printing to stdout, accessing environment variables, and
61   basic file system access) but most have not: for example, Miri currently does
62   not support networking. System API support varies between targets; if you run
63   on Windows it is a good idea to use `--target x86_64-unknown-linux-gnu` to get
64   better support.
65 * Threading support is not finished yet. E.g., weak memory effects are not
66   emulated and spin loops (without syscalls) just loop forever. There is no
67   threading support on Windows.
68
69 [rust]: https://www.rust-lang.org/
70 [mir]: https://github.com/rust-lang/rfcs/blob/master/text/1211-mir.md
71 [`unreachable_unchecked`]: https://doc.rust-lang.org/stable/std/hint/fn.unreachable_unchecked.html
72 [`copy_nonoverlapping`]: https://doc.rust-lang.org/stable/std/ptr/fn.copy_nonoverlapping.html
73 [Stacked Borrows]: https://github.com/rust-lang/unsafe-code-guidelines/blob/master/wip/stacked-borrows.md
74
75
76 ## Using Miri
77
78 Install Miri on Rust nightly via `rustup`:
79
80 ```sh
81 rustup +nightly component add miri
82 ```
83
84 If `rustup` says the `miri` component is unavailable, that's because not all
85 nightly releases come with all tools. Check out
86 [this website](https://rust-lang.github.io/rustup-components-history) to
87 determine a nightly version that comes with Miri and install that using `rustup
88 toolchain install nightly-YYYY-MM-DD`. Either way, all of the following commands
89 assume the right toolchain is pinned via `rustup override set nightly` or
90 `rustup override set nightly-YYYY-MM-DD`. (Alternatively, use `cargo
91 +nightly`/`cargo +nightly-YYYY-MM-DD` for each of the following commands.)
92
93 Now you can run your project in Miri:
94
95 1. Run `cargo clean` to eliminate any cached dependencies. Miri needs your
96    dependencies to be compiled the right way, that would not happen if they have
97    previously already been compiled.
98 2. To run all tests in your project through Miri, use `cargo miri test`.
99 3. If you have a binary project, you can run it through Miri using `cargo miri run`.
100
101 The first time you run Miri, it will perform some extra setup and install some
102 dependencies. It will ask you for confirmation before installing anything.
103
104 `cargo miri run/test` supports the exact same flags as `cargo run/test`. For
105 example, `cargo miri test filter` only runs the tests containing `filter` in
106 their name.
107
108 You can pass arguments to Miri via `MIRIFLAGS`. For example,
109 `MIRIFLAGS="-Zmiri-disable-stacked-borrows" cargo miri run` runs the program
110 without checking the aliasing of references.
111
112 When compiling code via `cargo miri`, the `cfg(miri)` config flag is set for code
113 that will be interpret under Miri. You can use this to ignore test cases that fail
114 under Miri because they do things Miri does not support:
115
116 ```rust
117 #[test]
118 #[cfg_attr(miri, ignore)]
119 fn does_not_work_on_miri() {
120     tokio::run(futures::future::ok::<_, ()>(()));
121 }
122 ```
123
124 There is no way to list all the infinite things Miri cannot do, but the
125 interpreter will explicitly tell you when it finds something unsupported:
126
127 ```
128 error: unsupported operation: can't call foreign function: bind
129     ...
130     = help: this is likely not a bug in the program; it indicates that the program \
131             performed an operation that the interpreter does not support
132 ```
133
134 ### Cross-interpretation: running for different targets
135
136 Miri can not only run a binary or test suite for your host target, it can also
137 perform cross-interpretation for arbitrary foreign targets: `cargo miri run
138 --target x86_64-unknown-linux-gnu` will run your program as if it was a Linux
139 program, no matter your host OS. This is particularly useful if you are using
140 Windows, as the Linux target is much better supported than Windows targets.
141
142 You can also use this to test platforms with different properties than your host
143 platform. For example `cargo miri test --target mips64-unknown-linux-gnuabi64`
144 will run your test suite on a big-endian target, which is useful for testing
145 endian-sensitive code.
146
147 ### Running Miri on CI
148
149 To run Miri on CI, make sure that you handle the case where the latest nightly
150 does not ship the Miri component because it currently does not build. `rustup
151 toolchain install --component` knows how to handle this situation, so the
152 following snippet should always work:
153
154 ```sh
155 rustup toolchain install nightly --component miri
156 rustup override set nightly
157
158 cargo miri test
159 ```
160
161 Here is an example job for GitHub Actions:
162
163 ```yaml
164   miri:
165     name: "Miri"
166     runs-on: ubuntu-latest
167     steps:
168       - uses: actions/checkout@v3
169       - name: Install Miri
170         run: |
171           rustup toolchain install nightly --component miri
172           rustup override set nightly
173           cargo miri setup
174       - name: Test with Miri
175         run: cargo miri test
176 ```
177
178 The explicit `cargo miri setup` helps to keep the output of the actual test step
179 clean.
180
181 ### Testing for alignment issues
182
183 Miri can sometimes miss misaligned accesses since allocations can "happen to be"
184 aligned just right. You can use `-Zmiri-symbolic-alignment-check` to definitely
185 catch all such issues, but that flag will also cause false positives when code
186 does manual pointer arithmetic to account for alignment. Another alternative is
187 to call Miri with various values for `-Zmiri-seed`; that will alter the
188 randomness that is used to determine allocation base addresses. The following
189 snippet calls Miri in a loop with different values for the seed:
190
191 ```
192 for seed in $({ echo obase=16; seq 255; } | bc); do
193   MIRIFLAGS=-Zmiri-seed=$seed cargo miri test || { echo "Last seed: $seed"; break; };
194 done
195 ```
196
197 ### Common Problems
198
199 When using the above instructions, you may encounter a number of confusing compiler
200 errors.
201
202 #### "note: run with `RUST_BACKTRACE=1` environment variable to display a backtrace"
203
204 You may see this when trying to get Miri to display a backtrace. By default, Miri
205 doesn't expose any environment to the program, so running
206 `RUST_BACKTRACE=1 cargo miri test` will not do what you expect.
207
208 To get a backtrace, you need to disable isolation
209 [using `-Zmiri-disable-isolation`][miri-flags]:
210
211 ```sh
212 RUST_BACKTRACE=1 MIRIFLAGS="-Zmiri-disable-isolation" cargo miri test
213 ```
214
215 #### "found possibly newer version of crate `std` which `<dependency>` depends on"
216
217 Your build directory may contain artifacts from an earlier build that have/have
218 not been built for Miri. Run `cargo clean` before switching from non-Miri to
219 Miri builds and vice-versa.
220
221 #### "found crate `std` compiled by an incompatible version of rustc"
222
223 You may be running `cargo miri` with a different compiler version than the one
224 used to build the custom libstd that Miri uses, and Miri failed to detect that.
225 Try deleting `~/.cache/miri`.
226
227 #### "no mir for `std::rt::lang_start_internal`"
228
229 This means the sysroot you are using was not compiled with Miri in mind.  This
230 should never happen when you use `cargo miri` because that takes care of setting
231 up the sysroot.  If you are using `miri` (the Miri driver) directly, see the
232 [contributors' guide](CONTRIBUTING.md) for how to use `./miri` to best do that.
233
234
235 ## Miri `-Z` flags and environment variables
236 [miri-flags]: #miri--z-flags-and-environment-variables
237
238 Miri adds its own set of `-Z` flags, which are usually set via the `MIRIFLAGS`
239 environment variable. Some of these are **unsound**, which means they can lead
240 to Miri failing to detect cases of undefined behavior in a program.
241
242 * `-Zmiri-check-number-validity` enables checking of integer and float validity
243   (e.g., they must be initialized and not carry pointer provenance) as part of
244   enforcing validity invariants. This has no effect when
245   `-Zmiri-disable-validation` is present.
246 * `-Zmiri-compare-exchange-weak-failure-rate=<rate>` changes the failure rate of
247   `compare_exchange_weak` operations. The default is `0.8` (so 4 out of 5 weak ops will fail).
248   You can change it to any value between `0.0` and `1.0`, where `1.0` means it
249   will always fail and `0.0` means it will never fail.
250 * `-Zmiri-disable-abi-check` disables checking [function ABI]. Using this flag
251   is **unsound**.
252 * `-Zmiri-disable-alignment-check` disables checking pointer alignment, so you
253   can focus on other failures, but it means Miri can miss bugs in your program.
254   Using this flag is **unsound**.
255 * `-Zmiri-disable-data-race-detector` disables checking for data races.  Using
256   this flag is **unsound**.
257 * `-Zmiri-disable-stacked-borrows` disables checking the experimental
258   [Stacked Borrows] aliasing rules.  This can make Miri run faster, but it also
259   means no aliasing violations will be detected.  Using this flag is **unsound**
260   (but the affected soundness rules are experimental).
261 * `-Zmiri-disable-validation` disables enforcing validity invariants, which are
262   enforced by default.  This is mostly useful to focus on other failures (such
263   as out-of-bounds accesses) first.  Setting this flag means Miri can miss bugs
264   in your program.  However, this can also help to make Miri run faster.  Using
265   this flag is **unsound**.
266 * `-Zmiri-disable-isolation` disables host isolation.  As a consequence,
267   the program has access to host resources such as environment variables, file
268   systems, and randomness.
269 * `-Zmiri-isolation-error=<action>` configures Miri's response to operations
270   requiring host access while isolation is enabled. `abort`, `hide`, `warn`,
271   and `warn-nobacktrace` are the supported actions. The default is to `abort`,
272   which halts the machine. Some (but not all) operations also support continuing
273   execution with a "permission denied" error being returned to the program.
274   `warn` prints a full backtrace when that happen; `warn-nobacktrace` is less
275   verbose. `hide` hides the warning entirely.
276 * `-Zmiri-env-exclude=<var>` keeps the `var` environment variable isolated from the host so that it
277   cannot be accessed by the program. Can be used multiple times to exclude several variables. The
278   `TERM` environment variable is excluded by default to [speed up the test
279   harness](https://github.com/rust-lang/miri/issues/1702). This has no effect unless
280   `-Zmiri-disable-validation` is also set.
281 * `-Zmiri-env-forward=<var>` forwards the `var` environment variable to the interpreted program. Can
282   be used multiple times to forward several variables. This has no effect if
283   `-Zmiri-disable-validation` is set.
284 * `-Zmiri-ignore-leaks` disables the memory leak checker, and also allows some
285   remaining threads to exist when the main thread exits.
286 * `-Zmiri-measureme=<name>` enables `measureme` profiling for the interpreted program.
287    This can be used to find which parts of your program are executing slowly under Miri.
288    The profile is written out to a file with the prefix `<name>`, and can be processed
289    using the tools in the repository https://github.com/rust-lang/measureme.
290 * `-Zmiri-mute-stdout-stderr` silently ignores all writes to stdout and stderr,
291   but reports to the program that it did actually write. This is useful when you
292   are not interested in the actual program's output, but only want to see miri's
293   errors and warnings.
294 * `-Zmiri-panic-on-unsupported` will makes some forms of unsupported functionality,
295   such as FFI and unsupported syscalls, panic within the context of the emulated
296   application instead of raising an error within the context of Miri (and halting
297   execution). Note that code might not expect these operations to ever panic, so
298   this flag can lead to strange (mis)behavior.
299 * `-Zmiri-seed=<hex>` configures the seed of the RNG that Miri uses to resolve
300   non-determinism.  This RNG is used to pick base addresses for allocations.
301   When isolation is enabled (the default), this is also used to emulate system
302   entropy.  The default seed is 0.  **NOTE**: This entropy is not good enough
303   for cryptographic use!  Do not generate secret keys in Miri or perform other
304   kinds of cryptographic operations that rely on proper random numbers.
305 * `-Zmiri-strict-provenance` enables [strict
306   provenance](https://github.com/rust-lang/rust/issues/95228) checking in Miri. This means that
307   casting an integer to a pointer yields a result with 'invalid' provenance, i.e., with provenance
308   that cannot be used for any memory access. Also implies `-Zmiri-tag-raw-pointers` and
309   `-Zmiri-check-number-validity`.
310 * `-Zmiri-symbolic-alignment-check` makes the alignment check more strict.  By
311   default, alignment is checked by casting the pointer to an integer, and making
312   sure that is a multiple of the alignment.  This can lead to cases where a
313   program passes the alignment check by pure chance, because things "happened to
314   be" sufficiently aligned -- there is no UB in this execution but there would
315   be UB in others.  To avoid such cases, the symbolic alignment check only takes
316   into account the requested alignment of the relevant allocation, and the
317   offset into that allocation.  This avoids missing such bugs, but it also
318   incurs some false positives when the code does manual integer arithmetic to
319   ensure alignment.  (The standard library `align_to` method works fine in both
320   modes; under symbolic alignment it only fills the middle slice when the
321   allocation guarantees sufficient alignment.)
322 * `-Zmiri-track-alloc-id=<id1>,<id2>,...` shows a backtrace when the given allocations are
323   being allocated or freed.  This helps in debugging memory leaks and
324   use after free bugs. Specifying this argument multiple times does not overwrite the previous
325   values, instead it appends its values to the list. Listing an id multiple times has no effect.
326 * `-Zmiri-track-call-id=<id1>,<id2>,...` shows a backtrace when the given call ids are
327   assigned to a stack frame.  This helps in debugging UB related to Stacked
328   Borrows "protectors". Specifying this argument multiple times does not overwrite the previous
329   values, instead it appends its values to the list. Listing an id multiple times has no effect.
330 * `-Zmiri-track-pointer-tag=<tag1>,<tag2>,...` shows a backtrace when a given pointer tag
331   is popped from a borrow stack (which is where the tag becomes invalid and any
332   future use of it will error).  This helps you in finding out why UB is
333   happening and where in your code would be a good place to look for it.
334   Specifying this argument multiple times does not overwrite the previous
335   values, instead it appends its values to the list. Listing a tag multiple times has no effect.
336 * `-Zmiri-tag-raw-pointers` makes Stacked Borrows assign proper tags even for raw pointers. This can
337   make valid code using int-to-ptr casts fail to pass the checks, but also can help identify latent
338   aliasing issues in code that Miri accepts by default. You can recognize false positives by
339   `<untagged>` occurring in the message -- this indicates a pointer that was cast from an integer,
340   so Miri was unable to track this pointer. Note that it is not currently guaranteed that code that
341   works with `-Zmiri-tag-raw-pointers` also works without `-Zmiri-tag-raw-pointers`, but for the
342   vast majority of code, this will be the case.
343
344 [function ABI]: https://doc.rust-lang.org/reference/items/functions.html#extern-function-qualifier
345
346 Some native rustc `-Z` flags are also very relevant for Miri:
347
348 * `-Zmir-opt-level` controls how many MIR optimizations are performed.  Miri
349   overrides the default to be `0`; be advised that using any higher level can
350   make Miri miss bugs in your program because they got optimized away.
351 * `-Zalways-encode-mir` makes rustc dump MIR even for completely monomorphic
352   functions.  This is needed so that Miri can execute such functions, so Miri
353   sets this flag per default.
354 * `-Zmir-emit-retag` controls whether `Retag` statements are emitted. Miri
355   enables this per default because it is needed for [Stacked Borrows].
356
357 Moreover, Miri recognizes some environment variables:
358
359 * `MIRI_LOG`, `MIRI_BACKTRACE` control logging and backtrace printing during
360   Miri executions, also [see "Testing the Miri driver" in `CONTRIBUTING.md`][testing-miri].
361 * `MIRIFLAGS` (recognized by `cargo miri` and the test suite) defines extra
362   flags to be passed to Miri.
363 * `MIRI_LIB_SRC` defines the directory where Miri expects the sources of the
364   standard library that it will build and use for interpretation. This directory
365   must point to the `library` subdirectory of a `rust-lang/rust` repository
366   checkout. Note that changing files in that directory does not automatically
367   trigger a re-build of the standard library; you have to clear the Miri build
368   cache manually (on Linux, `rm -rf ~/.cache/miri`).
369 * `MIRI_SYSROOT` (recognized by `cargo miri` and the test suite) indicates the
370   sysroot to use. Only set this if you do not want to use the automatically
371   created sysroot. (The `miri` driver sysroot is controlled via the `--sysroot`
372   flag instead.)
373 * `MIRI_TEST_TARGET` (recognized by the test suite) indicates which target
374   architecture to test against.  `miri` and `cargo miri` accept the `--target`
375   flag for the same purpose.
376
377 The following environment variables are *internal* and must not be used by
378 anyone but Miri itself. They are used to communicate between different Miri
379 binaries, and as such worth documenting:
380
381 * `MIRI_BE_RUSTC` can be set to `host` or `target`. It tells the Miri driver to
382   actually not interpret the code but compile it like rustc would. With `target`, Miri sets
383   some compiler flags to prepare the code for interpretation; with `host`, this is not done.
384   This environment variable is useful to be sure that the compiled `rlib`s are compatible
385   with Miri.
386 * `MIRI_CALLED_FROM_XARGO` is set during the Miri-induced `xargo` sysroot build,
387   which will re-invoke `cargo-miri` as the `rustc` to use for this build.
388 * `MIRI_CALLED_FROM_RUSTDOC` when set to any value tells `cargo-miri` that it is
389   running as a child process of `rustdoc`, which invokes it twice for each doc-test
390   and requires special treatment, most notably a check-only build before interpretation.
391   This is set by `cargo-miri` itself when running as a `rustdoc`-wrapper.
392 * `MIRI_CWD` when set to any value tells the Miri driver to change to the given
393   directory after loading all the source files, but before commencing
394   interpretation. This is useful if the interpreted program wants a different
395   working directory at run-time than at build-time.
396 * `MIRI_LOCAL_CRATES` is set by `cargo-miri` to tell the Miri driver which
397   crates should be given special treatment in diagnostics, in addition to the
398   crate currently being compiled.
399 * `MIRI_VERBOSE` when set to any value tells the various `cargo-miri` phases to
400   perform verbose logging.
401
402 [testing-miri]: CONTRIBUTING.md#testing-the-miri-driver
403
404 ## Miri `extern` functions
405
406 Miri provides some `extern` functions that programs can import to access
407 Miri-specific functionality:
408
409 ```rust
410 #[cfg(miri)]
411 extern "Rust" {
412     /// Miri-provided extern function to mark the block `ptr` points to as a "root"
413     /// for some static memory. This memory and everything reachable by it is not
414     /// considered leaking even if it still exists when the program terminates.
415     ///
416     /// `ptr` has to point to the beginning of an allocated block.
417     fn miri_static_root(ptr: *const u8);
418
419     // Miri-provided extern function to get the amount of frames in the current backtrace.
420     // The `flags` argument must be `0`.
421     fn miri_backtrace_size(flags: u64) -> usize;
422
423     /// Miri-provided extern function to obtain a backtrace of the current call stack.
424     /// This writes a slice of pointers into `buf` - each pointer is an opaque value
425     /// that is only useful when passed to `miri_resolve_frame`.
426     /// `buf` must have `miri_backtrace_size(0) * pointer_size` bytes of space.
427     /// The `flags` argument must be `1`.
428     fn miri_get_backtrace(flags: u64, buf: *mut *mut ());
429
430     /// Miri-provided extern function to resolve a frame pointer obtained
431     /// from `miri_get_backtrace`. The `flags` argument must be `1`,
432     /// and `MiriFrame` should be declared as follows:
433     ///
434     /// ```rust
435     /// #[repr(C)]
436     /// struct MiriFrame {
437     ///     // The size of the name of the function being executed, encoded in UTF-8
438     ///     name_len: usize,
439     ///     // The size of filename of the function being executed, encoded in UTF-8
440     ///     filename_len: usize,
441     ///     // The line number currently being executed in `filename`, starting from '1'.
442     ///     lineno: u32,
443     ///     // The column number currently being executed in `filename`, starting from '1'.
444     ///     colno: u32,
445     ///     // The function pointer to the function currently being executed.
446     ///     // This can be compared against function pointers obtained by
447     ///     // casting a function (e.g. `my_fn as *mut ()`)
448     ///     fn_ptr: *mut ()
449     /// }
450     /// ```
451     ///
452     /// The fields must be declared in exactly the same order as they appear in `MiriFrame` above.
453     /// This function can be called on any thread (not just the one which obtained `frame`).
454     fn miri_resolve_frame(frame: *mut (), flags: u64) -> MiriFrame;
455
456     /// Miri-provided extern function to get the name and filename of the frame provided by `miri_resolve_frame`.
457     /// `name_buf` and `filename_buf` should be allocated with the `name_len` and `filename_len` fields of `MiriFrame`.
458     /// The flags argument must be `0`.
459     fn miri_resolve_frame_names(ptr: *mut (), flags: u64, name_buf: *mut u8, filename_buf: *mut u8);
460
461     /// Miri-provided extern function to begin unwinding with the given payload.
462     ///
463     /// This is internal and unstable and should not be used; we give it here
464     /// just to be complete.
465     fn miri_start_panic(payload: *mut u8) -> !;
466 }
467 ```
468
469 ## Contributing and getting help
470
471 If you want to contribute to Miri, great!  Please check out our
472 [contribution guide](CONTRIBUTING.md).
473
474 For help with running Miri, you can open an issue here on
475 GitHub or use the [Miri stream on the Rust Zulip][zulip].
476
477 [zulip]: https://rust-lang.zulipchat.com/#narrow/stream/269128-miri
478
479 ## History
480
481 This project began as part of an undergraduate research course in 2015 by
482 @solson at the [University of Saskatchewan][usask].  There are [slides] and a
483 [report] available from that project.  In 2016, @oli-obk joined to prepare miri
484 for eventually being used as const evaluator in the Rust compiler itself
485 (basically, for `const` and `static` stuff), replacing the old evaluator that
486 worked directly on the AST.  In 2017, @RalfJung did an internship with Mozilla
487 and began developing miri towards a tool for detecting undefined behavior, and
488 also using miri as a way to explore the consequences of various possible
489 definitions for undefined behavior in Rust.  @oli-obk's move of the miri engine
490 into the compiler finally came to completion in early 2018.  Meanwhile, later
491 that year, @RalfJung did a second internship, developing miri further with
492 support for checking basic type invariants and verifying that references are
493 used according to their aliasing restrictions.
494
495 [usask]: https://www.usask.ca/
496 [slides]: https://solson.me/miri-slides.pdf
497 [report]: https://solson.me/miri-report.pdf
498
499 ## Bugs found by Miri
500
501 Miri has already found a number of bugs in the Rust standard library and beyond, which we collect here.
502
503 Definite bugs found:
504
505 * [`Debug for vec_deque::Iter` accessing uninitialized memory](https://github.com/rust-lang/rust/issues/53566)
506 * [`Vec::into_iter` doing an unaligned ZST read](https://github.com/rust-lang/rust/pull/53804)
507 * [`From<&[T]> for Rc` creating a not sufficiently aligned reference](https://github.com/rust-lang/rust/issues/54908)
508 * [`BTreeMap` creating a shared reference pointing to a too small allocation](https://github.com/rust-lang/rust/issues/54957)
509 * [`Vec::append` creating a dangling reference](https://github.com/rust-lang/rust/pull/61082)
510 * [Futures turning a shared reference into a mutable one](https://github.com/rust-lang/rust/pull/56319)
511 * [`str` turning a shared reference into a mutable one](https://github.com/rust-lang/rust/pull/58200)
512 * [`rand` performing unaligned reads](https://github.com/rust-random/rand/issues/779)
513 * [The Unix allocator calling `posix_memalign` in an invalid way](https://github.com/rust-lang/rust/issues/62251)
514 * [`getrandom` calling the `getrandom` syscall in an invalid way](https://github.com/rust-random/getrandom/pull/73)
515 * [`Vec`](https://github.com/rust-lang/rust/issues/69770) and [`BTreeMap`](https://github.com/rust-lang/rust/issues/69769) leaking memory under some (panicky) conditions
516 * [`beef` leaking memory](https://github.com/maciejhirsz/beef/issues/12)
517 * [`EbrCell` using uninitialized memory incorrectly](https://github.com/Firstyear/concread/commit/b15be53b6ec076acb295a5c0483cdb4bf9be838f#diff-6282b2fc8e98bd089a1f0c86f648157cR229)
518 * [TiKV performing an unaligned pointer access](https://github.com/tikv/tikv/issues/7613)
519 * [`servo_arc` creating a dangling shared reference](https://github.com/servo/servo/issues/26357)
520 * [TiKV constructing out-of-bounds pointers (and overlapping mutable references)](https://github.com/tikv/tikv/pull/7751)
521 * [`encoding_rs` doing out-of-bounds pointer arithmetic](https://github.com/hsivonen/encoding_rs/pull/53)
522 * [TiKV using `Vec::from_raw_parts` incorrectly](https://github.com/tikv/agatedb/pull/24)
523 * Incorrect doctests for [`AtomicPtr`](https://github.com/rust-lang/rust/pull/84052) and [`Box::from_raw_in`](https://github.com/rust-lang/rust/pull/84053)
524 * [Insufficient alignment in `ThinVec`](https://github.com/Gankra/thin-vec/pull/27)
525 * [`crossbeam-epoch` calling `assume_init` on a partly-initialized `MaybeUninit`](https://github.com/crossbeam-rs/crossbeam/pull/779)
526 * [`integer-encoding` dereferencing a misaligned pointer](https://github.com/dermesser/integer-encoding-rs/pull/23)
527 * [`rkyv` constructing a `Box<[u8]>` from an overaligned allocation](https://github.com/rkyv/rkyv/commit/a9417193a34757e12e24263178be8b2eebb72456)
528
529 Violations of [Stacked Borrows] found that are likely bugs (but Stacked Borrows is currently just an experiment):
530
531 * [`VecDeque::drain` creating overlapping mutable references](https://github.com/rust-lang/rust/pull/56161)
532 * Various `BTreeMap` problems
533     * [`BTreeMap` iterators creating mutable references that overlap with shared references](https://github.com/rust-lang/rust/pull/58431)
534     * [`BTreeMap::iter_mut` creating overlapping mutable references](https://github.com/rust-lang/rust/issues/73915)
535     * [`BTreeMap` node insertion using raw pointers outside their valid memory area](https://github.com/rust-lang/rust/issues/78477)
536 * [`LinkedList` cursor insertion creating overlapping mutable references](https://github.com/rust-lang/rust/pull/60072)
537 * [`Vec::push` invalidating existing references into the vector](https://github.com/rust-lang/rust/issues/60847)
538 * [`align_to_mut` violating uniqueness of mutable references](https://github.com/rust-lang/rust/issues/68549)
539 * [`sized-chunks` creating aliasing mutable references](https://github.com/bodil/sized-chunks/issues/8)
540 * [`String::push_str` invalidating existing references into the string](https://github.com/rust-lang/rust/issues/70301)
541 * [`ryu` using raw pointers outside their valid memory area](https://github.com/dtolnay/ryu/issues/24)
542 * [ink! creating overlapping mutable references](https://github.com/rust-lang/miri/issues/1364)
543 * [TiKV creating overlapping mutable reference and raw pointer](https://github.com/tikv/tikv/pull/7709)
544 * [Windows `Env` iterator using a raw pointer outside its valid memory area](https://github.com/rust-lang/rust/pull/70479)
545 * [`VecDeque::iter_mut` creating overlapping mutable references](https://github.com/rust-lang/rust/issues/74029)
546 * [Various standard library aliasing issues involving raw pointers](https://github.com/rust-lang/rust/pull/78602)
547 * [`<[T]>::copy_within` using a loan after invalidating it](https://github.com/rust-lang/rust/pull/85610)
548
549 ## Scientific papers employing Miri
550
551 * [Stacked Borrows: An Aliasing Model for Rust](https://plv.mpi-sws.org/rustbelt/stacked-borrows/)
552 * [Using Lightweight Formal Methods to Validate a Key-Value Storage Node in Amazon S3](https://www.amazon.science/publications/using-lightweight-formal-methods-to-validate-a-key-value-storage-node-in-amazon-s3)
553 * [SyRust: Automatic Testing of Rust Libraries with Semantic-Aware Program Synthesis](https://dl.acm.org/doi/10.1145/3453483.3454084)
554
555 ## License
556
557 Licensed under either of
558
559   * Apache License, Version 2.0 ([LICENSE-APACHE](LICENSE-APACHE) or
560     http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0)
561   * MIT license ([LICENSE-MIT](LICENSE-MIT) or
562     http://opensource.org/licenses/MIT)
563
564 at your option.
565
566 ### Contribution
567
568 Unless you explicitly state otherwise, any contribution intentionally submitted
569 for inclusion in the work by you shall be dual licensed as above, without any
570 additional terms or conditions.