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CERT C: Rule ARR39-C

Do not add or subtract a scaled integer to a pointer

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説明

ルール定義

スケーリングされている整数をポインターに対して加算したり減算したりしないようにします。1

Polyspace 実装

ルール チェッカーは、"ポインターのスケーリングが無効です" をチェックします。

例

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問題

ポインターのスケーリングが無効ですは、Polyspace® Bug Finder™ によって、ポインター演算での暗黙的なスケーリングが無視されているとみなされる場合に発生します。

たとえば、欠陥は次のような状況で発生します。

状態リスク考えられる解決方法
ポインターでの算術演算で sizeof 演算子を使用する。

sizeof 演算子が、データ型のサイズをバイト数で返す。

ポインター演算は既に、指されている変数のデータ型のサイズによって暗黙的にスケーリングされている。そのため、ポインター演算で sizeof を使用すると想定外の結果が生成される。

ポインター演算で sizeof 演算子を使用しない。
ポインターに対し算術演算を実行してから、キャストを適用する。ポインター演算は暗黙的にスケーリングされている。この暗黙的なスケーリングを考慮せずにポインター演算の結果をキャストすると、想定外の結果が生成される。キャストをポインター演算の前に適用する。

修正方法

修正方法は欠陥の根本原因によって異なります。多くの場合、結果の詳細には欠陥につながる一連のイベントが表示されます。そのシーケンス内のどのイベントについても修正を実装できます。結果の詳細にイベント履歴が表示されない場合は、ソース コード内で右クリック オプションを使用して逆のトレースを行い、これまでの関連するイベントを確認できます。Polyspace デスクトップ ユーザー インターフェイスでの Bug Finder の結果の解釈も参照してください。

以下の修正例を参照してください。

問題を修正しない場合は、改めてレビューされないように結果またはコードにコメントを追加します。詳細は、以下を参照してください。

例 — sizeof 演算子の使用
void func(void) {
    int arr[5] = {1,2,3,4,5};
    int *ptr = arr;

    int value_in_position_2 = *(ptr + 2*(sizeof(int)));//Noncompliant //Noncompliant
}

この例では、演算 2*(sizeof(int)) で変数 int の 2 倍のサイズ (バイト単位) が返されます。ただし、ポインター演算は暗黙的にスケーリングされているため、ptr がオフセットされるバイト数は 2*(sizeof(int))*(sizeof(int)) となります。

この例では、不正確なスケーリングにより、ptr が配列の境界外にシフトされます。したがって、[範囲外にアクセスするポインター] エラーが * 演算に表示されます。

修正 — sizeof 演算子を削除

1 つの修正方法として、sizeof 演算子を削除します。

void func(void) {
    int arr[5] = {1,2,3,4,5};
    int *ptr = arr;

    int value_in_position_2 = *(ptr + 2);
}
例 — ポインター演算後のキャスト
int func(void) {
    int x = 0;
    char r = *(char *)(&x + 1); //Noncompliant
    return r;
}

この例では、演算 &x + 1 により &x が sizeof(int) の分オフセットされます。演算後、その結果であるポインターは、許容されているバッファーの外を指しています。ポインターをデリファレンスすると、[範囲外にアクセスするポインター] エラーが * 演算に表示されます。

修正 — キャストをポインター演算の前に適用

x の 2 番目のバイトにアクセスする場合は、まず &x を char* ポインターにキャストしてからポインター演算を実行します。その結果得られるポインターは、sizeof(char) バイト分オフセットされたうえで、サイズが sizeof(int) バイトの許容されているバッファー内を指しています。

int func(void) {
    int x = 0;
    char r = *((char *)(&x )+ 1);
    return r;
}
例 — 関数の引数での sizeof の使用
#include <stddef.h>
#include <stdlib.h>
#include <wchar.h>
enum { WCHAR_BUF = 128 };
FILE* pFile;
//...
void func2_ko (void)
{
	wchar_t error_msg[WCHAR_BUF];
	wcscpy (error_msg, L"Error: ");
	fgetws (error_msg + wcslen (error_msg)   //Noncompliant
	       * sizeof (wchar_t), WCHAR_BUF - 7, pFile);
}

この例では、エラー メッセージがファイル ポインター pFile ストリームから読み取られ、オフセットの後の error_msg にコピーされます。ここで意図されているオフセットは wcslen(error_msg) であり、これは wchar ポインター error_msg への追加時に既に暗黙的にスケーリングされています。オフセットはその後 sizeof を使用して再度明示的にスケーリングされているため、Polyspace はこの誤ったスケーリングにフラグを設定します。

修正 — sizeof 演算子を削除

1 つの修正方法として、sizeof 演算子を削除します。

#include <stddef.h>
#include <stdlib.h>
#include <wchar.h>
enum { WCHAR_BUF = 128 };
const wchar_t ERROR_PREFIX[8] = L"Error: ";
FILE* pFile;
//...

void func2_ok (void)
{
  const size_t prefix_len = wcslen (ERROR_PREFIX);
  wchar_t error_msg[WCHAR_BUF];
  wcscpy (error_msg, ERROR_PREFIX);
  fgetws (error_msg + prefix_len, WCHAR_BUF - prefix_len, pFile);  //Compliant
  /* ... */
}
例 — memset の呼び出し時に暗黙的にスケーリングされるオフセット
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stddef.h>

#define bigNum unsigned long long

struct Collection { 
	bigNum bn_A;
	bigNum bn_B;
	bigNum bn_C;
	int ci_1;
	int ci_2;
};

void foo(void) {
	size_t offset = offsetof(struct Collection, bn_B);
	struct Collection *s = (struct Collection *)malloc(sizeof(struct Collection));
	if (s == NULL) {
		/* Handle malloc() error */
	}

	memset(s + offset, 0, sizeof(struct Collection) - offset); //Noncompliant
	/* ... */
	free(s);
	s = NULL;
}

この例では、offset が、offsetof を呼び出すことによって計算されてから、s に追加されます。変数 offset は、struct Collection 内の bn_B のバイト オフセットです。memset を使用してメモリを設定すると、位置がバイト数によってオフセットされる代わりに、offset が暗黙的にサイズによってスケーリングされます。この暗黙的なスケーリングは、予期せぬ結果を招く可能性があります。Polyspace が違反を報告します。

修正 — unsigned char* を使用してオフセットを計算する

offset が s の型によってスケーリングされることで違反が引き起こされます。s を、1 倍にスケーリングされる unsigned char* として宣言することによって、違反を回避してください。

#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <stddef.h>

#define bigNum unsigned long long

struct Collection {
	bigNum bn_A;
	bigNum bn_B;
	bigNum bn_C;
	int ci_1;
	int ci_2;
};

void foo(void) {
	size_t offset = offsetof(struct Collection, bn_B);
	unsigned char *s = (unsigned char *)malloc(sizeof(struct Collection));
	if (s == NULL) {
		/* Handle malloc() error */
	}

	memset(s + offset, 0, sizeof(struct Collection) - offset); //Compliant
	/* ... */
	free(s);
	s = NULL;
}

チェック情報

グループ: Rule 06.配列 (ARR)

バージョン履歴

R2019a で導入

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参考

トピック

外部の Web サイト

1 This software has been created by MathWorks incorporating portions of: the “SEI CERT-C Website,” © 2017 Carnegie Mellon University, the SEI CERT-C++ Web site © 2017 Carnegie Mellon University, ”SEI CERT C Coding Standard – Rules for Developing safe, Reliable and Secure systems – 2016 Edition,” © 2016 Carnegie Mellon University, and “SEI CERT C++ Coding Standard – Rules for Developing safe, Reliable and Secure systems in C++ – 2016 Edition” © 2016 Carnegie Mellon University, with special permission from its Software Engineering Institute.

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