]> git.lizzy.rs Git - rust.git/blobdiff - src/intptrcast.rs
Typo
[rust.git] / src / intptrcast.rs
index 8eb28e4f4700a6d29e3c97e13a520097d72425e0..5a33ada450443798b129c252120a6cefc3103f56 100644 (file)
 use log::trace;
 use rand::Rng;
 
-use rustc_data_structures::fx::FxHashMap;
-use rustc_middle::ty::layout::HasDataLayout;
-use rustc_mir::interpret::{AllocCheck, AllocId, InterpResult, Memory, Machine, Pointer, PointerArithmetic};
-use rustc_target::abi::Size;
+use rustc_data_structures::fx::{FxHashMap, FxHashSet};
+use rustc_span::Span;
+use rustc_target::abi::{HasDataLayout, Size};
 
-use crate::{Evaluator, Tag, STACK_ADDR};
+use crate::*;
 
-pub type MemoryExtra = RefCell<GlobalState>;
+#[derive(Copy, Clone, Debug, PartialEq, Eq)]
+pub enum ProvenanceMode {
+    /// We support `expose_addr`/`from_exposed_addr` via "wildcard" provenance.
+    /// However, we want on `from_exposed_addr` to alert the user of the precision loss.
+    Default,
+    /// Like `Default`, but without the warning.
+    Permissive,
+    /// We error on `from_exposed_addr`, ensuring no precision loss.
+    Strict,
+}
+
+pub type GlobalState = RefCell<GlobalStateInner>;
 
 #[derive(Clone, Debug)]
-pub struct GlobalState {
+pub struct GlobalStateInner {
     /// This is used as a map between the address of each allocation and its `AllocId`.
     /// It is always sorted
-    pub int_to_ptr_map: Vec<(u64, AllocId)>,
+    int_to_ptr_map: Vec<(u64, AllocId)>,
     /// The base address for each allocation.  We cannot put that into
     /// `AllocExtra` because function pointers also have a base address, and
     /// they do not have an `AllocExtra`.
     /// This is the inverse of `int_to_ptr_map`.
-    pub base_addr: FxHashMap<AllocId, u64>,
+    base_addr: FxHashMap<AllocId, u64>,
+    /// Whether an allocation has been exposed or not. This cannot be put
+    /// into `AllocExtra` for the same reason as `base_addr`.
+    exposed: FxHashSet<AllocId>,
     /// This is used as a memory address when a new pointer is casted to an integer. It
     /// is always larger than any address that was previously made part of a block.
-    pub next_base_addr: u64,
+    next_base_addr: u64,
+    /// The provenance to use for int2ptr casts
+    provenance_mode: ProvenanceMode,
 }
 
-impl Default for GlobalState {
-    fn default() -> Self {
-        GlobalState {
+impl GlobalStateInner {
+    pub fn new(config: &MiriConfig) -> Self {
+        GlobalStateInner {
             int_to_ptr_map: Vec::default(),
             base_addr: FxHashMap::default(),
+            exposed: FxHashSet::default(),
             next_base_addr: STACK_ADDR,
+            provenance_mode: config.provenance_mode,
         }
     }
 }
 
-impl<'mir, 'tcx> GlobalState {
-    pub fn int_to_ptr(
-        int: u64,
-        memory: &Memory<'mir, 'tcx, Evaluator<'tcx>>,
-    ) -> InterpResult<'tcx, Pointer<Tag>> {
-        let global_state = memory.extra.intptrcast.borrow();
-        let pos = global_state.int_to_ptr_map.binary_search_by_key(&int, |(addr, _)| *addr);
-
-        Ok(match pos {
-            Ok(pos) => {
-                let (_, alloc_id) = global_state.int_to_ptr_map[pos];
-                // `int` is equal to the starting address for an allocation, the offset should be
-                // zero. The pointer is untagged because it was created from a cast
-                Pointer::new_with_tag(alloc_id, Size::from_bytes(0), Tag::Untagged)
-            }
-            Err(0) => throw_ub!(InvalidIntPointerUsage(int)),
+impl<'mir, 'tcx> GlobalStateInner {
+    // Returns the exposed `AllocId` that corresponds to the specified addr,
+    // or `None` if the addr is out of bounds
+    fn alloc_id_from_addr(ecx: &MiriEvalContext<'mir, 'tcx>, addr: u64) -> Option<AllocId> {
+        let global_state = ecx.machine.intptrcast.borrow();
+        assert!(global_state.provenance_mode != ProvenanceMode::Strict);
+
+        let pos = global_state.int_to_ptr_map.binary_search_by_key(&addr, |(addr, _)| *addr);
+
+        // Determine the in-bounds provenance for this pointer.
+        // (This is only called on an actual access, so in-bounds is the only possible kind of provenance.)
+        let alloc_id = match pos {
+            Ok(pos) => Some(global_state.int_to_ptr_map[pos].1),
+            Err(0) => None,
             Err(pos) => {
                 // This is the largest of the adresses smaller than `int`,
                 // i.e. the greatest lower bound (glb)
                 let (glb, alloc_id) = global_state.int_to_ptr_map[pos - 1];
-                // This never overflows because `int >= glb`
-                let offset = int - glb;
-                // If the offset exceeds the size of the allocation, this access is illegal
-                if offset <= memory.get_size_and_align(alloc_id, AllocCheck::MaybeDead)?.0.bytes() {
-                    // This pointer is untagged because it was created from a cast
-                    Pointer::new_with_tag(alloc_id, Size::from_bytes(offset), Tag::Untagged)
-                } else {
-                    throw_ub!(InvalidIntPointerUsage(int))
+                // This never overflows because `addr >= glb`
+                let offset = addr - glb;
+                // If the offset exceeds the size of the allocation, don't use this `alloc_id`.
+                let size = ecx.get_alloc_info(alloc_id).0;
+                if offset <= size.bytes() { Some(alloc_id) } else { None }
+            }
+        }?;
+
+        // We only use this provenance if it has been exposed, *and* is still live.
+        if global_state.exposed.contains(&alloc_id) {
+            let (_size, _align, kind) = ecx.get_alloc_info(alloc_id);
+            match kind {
+                AllocKind::LiveData | AllocKind::Function => return Some(alloc_id),
+                AllocKind::Dead => {}
+            }
+        }
+
+        None
+    }
+
+    pub fn expose_ptr(ecx: &mut MiriEvalContext<'mir, 'tcx>, alloc_id: AllocId, sb: SbTag) {
+        let global_state = ecx.machine.intptrcast.get_mut();
+        // In strict mode, we don't need this, so we can save some cycles by not tracking it.
+        if global_state.provenance_mode != ProvenanceMode::Strict {
+            trace!("Exposing allocation id {alloc_id:?}");
+            global_state.exposed.insert(alloc_id);
+            if ecx.machine.stacked_borrows.is_some() {
+                ecx.expose_tag(alloc_id, sb);
+            }
+        }
+    }
+
+    pub fn ptr_from_addr_transmute(
+        ecx: &MiriEvalContext<'mir, 'tcx>,
+        addr: u64,
+    ) -> Pointer<Option<Tag>> {
+        trace!("Transmuting 0x{:x} to a pointer", addr);
+
+        let provenance = if ecx.machine.allow_ptr_int_transmute {
+            // When we allow transmutes, treat them like casts: generating a wildcard pointer.
+            Some(Tag::Wildcard)
+        } else {
+            // Usually, we consider transmuted pointers to be "invalid" (`None` provenance).
+            None
+        };
+        Pointer::new(provenance, Size::from_bytes(addr))
+    }
+
+    pub fn ptr_from_addr_cast(
+        ecx: &MiriEvalContext<'mir, 'tcx>,
+        addr: u64,
+    ) -> InterpResult<'tcx, Pointer<Option<Tag>>> {
+        trace!("Casting 0x{:x} to a pointer", addr);
+
+        let global_state = ecx.machine.intptrcast.borrow();
+
+        match global_state.provenance_mode {
+            ProvenanceMode::Default => {
+                // The first time this happens at a particular location, print a warning.
+                thread_local! {
+                    // `Span` is non-`Send`, so we use a thread-local instead.
+                    static PAST_WARNINGS: RefCell<FxHashSet<Span>> = RefCell::default();
                 }
+                PAST_WARNINGS.with_borrow_mut(|past_warnings| {
+                    let first = past_warnings.is_empty();
+                    if past_warnings.insert(ecx.cur_span()) {
+                        // Newly inserted, so first time we see this span.
+                        register_diagnostic(NonHaltingDiagnostic::Int2Ptr { details: first });
+                    }
+                });
+            }
+            ProvenanceMode::Strict => {
+                throw_machine_stop!(TerminationInfo::Int2PtrWithStrictProvenance);
             }
-        })
+            ProvenanceMode::Permissive => {}
+        }
+
+        // This is how wildcard pointers are born.
+        Ok(Pointer::new(Some(Tag::Wildcard), Size::from_bytes(addr)))
     }
 
-    pub fn ptr_to_int(
-        ptr: Pointer<Tag>,
-        memory: &Memory<'mir, 'tcx, Evaluator<'tcx>>,
-    ) -> InterpResult<'tcx, u64> {
-        let mut global_state = memory.extra.intptrcast.borrow_mut();
+    fn alloc_base_addr(ecx: &MiriEvalContext<'mir, 'tcx>, alloc_id: AllocId) -> u64 {
+        let mut global_state = ecx.machine.intptrcast.borrow_mut();
         let global_state = &mut *global_state;
-        let id = Evaluator::canonical_alloc_id(memory, ptr.alloc_id);
 
-        // There is nothing wrong with a raw pointer being cast to an integer only after
-        // it became dangling.  Hence `MaybeDead`.
-        let (size, align) = memory.get_size_and_align(id, AllocCheck::MaybeDead)?;
-
-        let base_addr = match global_state.base_addr.entry(id) {
+        match global_state.base_addr.entry(alloc_id) {
             Entry::Occupied(entry) => *entry.get(),
             Entry::Vacant(entry) => {
+                // There is nothing wrong with a raw pointer being cast to an integer only after
+                // it became dangling.  Hence we allow dead allocations.
+                let (size, align, _kind) = ecx.get_alloc_info(alloc_id);
+
                 // This allocation does not have a base address yet, pick one.
                 // Leave some space to the previous allocation, to give it some chance to be less aligned.
                 let slack = {
-                    let mut rng = memory.extra.rng.borrow_mut();
+                    let mut rng = ecx.machine.rng.borrow_mut();
                     // This means that `(global_state.next_base_addr + slack) % 16` is uniformly distributed.
-                    rng.gen_range(016)
+                    rng.gen_range(0..16)
                 };
                 // From next_base_addr + slack, round up to adjust for alignment.
                 let base_addr = global_state.next_base_addr.checked_add(slack).unwrap();
                 let base_addr = Self::align_addr(base_addr, align.bytes());
                 entry.insert(base_addr);
                 trace!(
-                    "Assigning base address {:#x} to allocation {:?} (slack: {}, align: {})",
+                    "Assigning base address {:#x} to allocation {:?} (size: {}, align: {}, slack: {})",
                     base_addr,
-                    id,
-                    slack,
+                    alloc_id,
+                    size.bytes(),
                     align.bytes(),
+                    slack,
                 );
 
                 // Remember next base address.  If this allocation is zero-sized, leave a gap
                 // of at least 1 to avoid two allocations having the same base address.
+                // (The logic in `alloc_id_from_addr` assumes unique addresses, and function
+                // pointers to different functions need to be distinguishable!)
                 global_state.next_base_addr = base_addr.checked_add(max(size.bytes(), 1)).unwrap();
                 // Given that `next_base_addr` increases in each allocation, pushing the
                 // corresponding tuple keeps `int_to_ptr_map` sorted
-                global_state.int_to_ptr_map.push((base_addr, id));
+                global_state.int_to_ptr_map.push((base_addr, alloc_id));
 
                 base_addr
             }
-        };
+        }
+    }
+
+    /// Convert a relative (tcx) pointer to an absolute address.
+    pub fn rel_ptr_to_addr(ecx: &MiriEvalContext<'mir, 'tcx>, ptr: Pointer<AllocId>) -> u64 {
+        let (alloc_id, offset) = ptr.into_parts(); // offset is relative (AllocId provenance)
+        let base_addr = GlobalStateInner::alloc_base_addr(ecx, alloc_id);
 
-        // Sanity check that the base address is aligned.
-        debug_assert_eq!(base_addr % align.bytes(), 0);
         // Add offset with the right kind of pointer-overflowing arithmetic.
-        let dl = memory.data_layout();
-        Ok(dl.overflowing_offset(base_addr, ptr.offset.bytes()).0)
+        let dl = ecx.data_layout();
+        dl.overflowing_offset(base_addr, offset.bytes()).0
+    }
+
+    /// When a pointer is used for a memory access, this computes where in which allocation the
+    /// access is going.
+    pub fn abs_ptr_to_rel(
+        ecx: &MiriEvalContext<'mir, 'tcx>,
+        ptr: Pointer<Tag>,
+    ) -> Option<(AllocId, Size)> {
+        let (tag, addr) = ptr.into_parts(); // addr is absolute (Tag provenance)
+
+        let alloc_id = if let Tag::Concrete { alloc_id, .. } = tag {
+            alloc_id
+        } else {
+            // A wildcard pointer.
+            GlobalStateInner::alloc_id_from_addr(ecx, addr.bytes())?
+        };
+
+        let base_addr = GlobalStateInner::alloc_base_addr(ecx, alloc_id);
+
+        // Wrapping "addr - base_addr"
+        let dl = ecx.data_layout();
+        let neg_base_addr = (base_addr as i64).wrapping_neg();
+        Some((
+            alloc_id,
+            Size::from_bytes(dl.overflowing_signed_offset(addr.bytes(), neg_base_addr).0),
+        ))
     }
 
     /// Shifts `addr` to make it aligned with `align` by rounding `addr` to the smallest multiple
@@ -140,7 +252,7 @@ mod tests {
 
     #[test]
     fn test_align_addr() {
-        assert_eq!(GlobalState::align_addr(37, 4), 40);
-        assert_eq!(GlobalState::align_addr(44, 4), 44);
+        assert_eq!(GlobalStateInner::align_addr(37, 4), 40);
+        assert_eq!(GlobalStateInner::align_addr(44, 4), 44);
     }
 }