]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - lib/StaticAnalyzer/Checkers/CStringChecker.cpp
Vendor import of clang trunk r306325:
[FreeBSD/FreeBSD.git] / lib / StaticAnalyzer / Checkers / CStringChecker.cpp
1 //= CStringChecker.cpp - Checks calls to C string functions --------*- C++ -*-//
2 //
3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
4 //
5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
6 // License. See LICENSE.TXT for details.
7 //
8 //===----------------------------------------------------------------------===//
9 //
10 // This defines CStringChecker, which is an assortment of checks on calls
11 // to functions in <string.h>.
12 //
13 //===----------------------------------------------------------------------===//
14
15 #include "ClangSACheckers.h"
16 #include "InterCheckerAPI.h"
17 #include "clang/Basic/CharInfo.h"
18 #include "clang/StaticAnalyzer/Core/BugReporter/BugType.h"
19 #include "clang/StaticAnalyzer/Core/Checker.h"
20 #include "clang/StaticAnalyzer/Core/CheckerManager.h"
21 #include "clang/StaticAnalyzer/Core/PathSensitive/CheckerContext.h"
22 #include "clang/StaticAnalyzer/Core/PathSensitive/ProgramStateTrait.h"
23 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
24 #include "llvm/ADT/SmallString.h"
25 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
26
27 using namespace clang;
28 using namespace ento;
29
30 namespace {
31 class CStringChecker : public Checker< eval::Call,
32                                          check::PreStmt<DeclStmt>,
33                                          check::LiveSymbols,
34                                          check::DeadSymbols,
35                                          check::RegionChanges
36                                          > {
37   mutable std::unique_ptr<BugType> BT_Null, BT_Bounds, BT_Overlap,
38       BT_NotCString, BT_AdditionOverflow;
39
40   mutable const char *CurrentFunctionDescription;
41
42 public:
43   /// The filter is used to filter out the diagnostics which are not enabled by
44   /// the user.
45   struct CStringChecksFilter {
46     DefaultBool CheckCStringNullArg;
47     DefaultBool CheckCStringOutOfBounds;
48     DefaultBool CheckCStringBufferOverlap;
49     DefaultBool CheckCStringNotNullTerm;
50
51     CheckName CheckNameCStringNullArg;
52     CheckName CheckNameCStringOutOfBounds;
53     CheckName CheckNameCStringBufferOverlap;
54     CheckName CheckNameCStringNotNullTerm;
55   };
56
57   CStringChecksFilter Filter;
58
59   static void *getTag() { static int tag; return &tag; }
60
61   bool evalCall(const CallExpr *CE, CheckerContext &C) const;
62   void checkPreStmt(const DeclStmt *DS, CheckerContext &C) const;
63   void checkLiveSymbols(ProgramStateRef state, SymbolReaper &SR) const;
64   void checkDeadSymbols(SymbolReaper &SR, CheckerContext &C) const;
65
66   ProgramStateRef
67     checkRegionChanges(ProgramStateRef state,
68                        const InvalidatedSymbols *,
69                        ArrayRef<const MemRegion *> ExplicitRegions,
70                        ArrayRef<const MemRegion *> Regions,
71                        const LocationContext *LCtx,
72                        const CallEvent *Call) const;
73
74   typedef void (CStringChecker::*FnCheck)(CheckerContext &,
75                                           const CallExpr *) const;
76
77   void evalMemcpy(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
78   void evalMempcpy(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
79   void evalMemmove(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
80   void evalBcopy(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
81   void evalCopyCommon(CheckerContext &C, const CallExpr *CE,
82                       ProgramStateRef state,
83                       const Expr *Size,
84                       const Expr *Source,
85                       const Expr *Dest,
86                       bool Restricted = false,
87                       bool IsMempcpy = false) const;
88
89   void evalMemcmp(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
90
91   void evalstrLength(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
92   void evalstrnLength(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
93   void evalstrLengthCommon(CheckerContext &C,
94                            const CallExpr *CE,
95                            bool IsStrnlen = false) const;
96
97   void evalStrcpy(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
98   void evalStrncpy(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
99   void evalStpcpy(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
100   void evalStrcpyCommon(CheckerContext &C,
101                         const CallExpr *CE,
102                         bool returnEnd,
103                         bool isBounded,
104                         bool isAppending) const;
105
106   void evalStrcat(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
107   void evalStrncat(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
108
109   void evalStrcmp(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
110   void evalStrncmp(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
111   void evalStrcasecmp(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
112   void evalStrncasecmp(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
113   void evalStrcmpCommon(CheckerContext &C,
114                         const CallExpr *CE,
115                         bool isBounded = false,
116                         bool ignoreCase = false) const;
117
118   void evalStrsep(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
119
120   void evalStdCopy(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
121   void evalStdCopyBackward(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
122   void evalStdCopyCommon(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
123   void evalMemset(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const;
124
125   // Utility methods
126   std::pair<ProgramStateRef , ProgramStateRef >
127   static assumeZero(CheckerContext &C,
128                     ProgramStateRef state, SVal V, QualType Ty);
129
130   static ProgramStateRef setCStringLength(ProgramStateRef state,
131                                               const MemRegion *MR,
132                                               SVal strLength);
133   static SVal getCStringLengthForRegion(CheckerContext &C,
134                                         ProgramStateRef &state,
135                                         const Expr *Ex,
136                                         const MemRegion *MR,
137                                         bool hypothetical);
138   SVal getCStringLength(CheckerContext &C,
139                         ProgramStateRef &state,
140                         const Expr *Ex,
141                         SVal Buf,
142                         bool hypothetical = false) const;
143
144   const StringLiteral *getCStringLiteral(CheckerContext &C,
145                                          ProgramStateRef &state,
146                                          const Expr *expr,
147                                          SVal val) const;
148
149   static ProgramStateRef InvalidateBuffer(CheckerContext &C,
150                                           ProgramStateRef state,
151                                           const Expr *Ex, SVal V,
152                                           bool IsSourceBuffer,
153                                           const Expr *Size);
154
155   static bool SummarizeRegion(raw_ostream &os, ASTContext &Ctx,
156                               const MemRegion *MR);
157
158   // Re-usable checks
159   ProgramStateRef checkNonNull(CheckerContext &C,
160                                    ProgramStateRef state,
161                                    const Expr *S,
162                                    SVal l) const;
163   ProgramStateRef CheckLocation(CheckerContext &C,
164                                     ProgramStateRef state,
165                                     const Expr *S,
166                                     SVal l,
167                                     const char *message = nullptr) const;
168   ProgramStateRef CheckBufferAccess(CheckerContext &C,
169                                         ProgramStateRef state,
170                                         const Expr *Size,
171                                         const Expr *FirstBuf,
172                                         const Expr *SecondBuf,
173                                         const char *firstMessage = nullptr,
174                                         const char *secondMessage = nullptr,
175                                         bool WarnAboutSize = false) const;
176
177   ProgramStateRef CheckBufferAccess(CheckerContext &C,
178                                         ProgramStateRef state,
179                                         const Expr *Size,
180                                         const Expr *Buf,
181                                         const char *message = nullptr,
182                                         bool WarnAboutSize = false) const {
183     // This is a convenience override.
184     return CheckBufferAccess(C, state, Size, Buf, nullptr, message, nullptr,
185                              WarnAboutSize);
186   }
187   ProgramStateRef CheckOverlap(CheckerContext &C,
188                                    ProgramStateRef state,
189                                    const Expr *Size,
190                                    const Expr *First,
191                                    const Expr *Second) const;
192   void emitOverlapBug(CheckerContext &C,
193                       ProgramStateRef state,
194                       const Stmt *First,
195                       const Stmt *Second) const;
196
197   ProgramStateRef checkAdditionOverflow(CheckerContext &C,
198                                             ProgramStateRef state,
199                                             NonLoc left,
200                                             NonLoc right) const;
201
202   // Return true if the destination buffer of the copy function may be in bound.
203   // Expects SVal of Size to be positive and unsigned.
204   // Expects SVal of FirstBuf to be a FieldRegion.
205   static bool IsFirstBufInBound(CheckerContext &C,
206                                 ProgramStateRef state,
207                                 const Expr *FirstBuf,
208                                 const Expr *Size);
209 };
210
211 } //end anonymous namespace
212
213 REGISTER_MAP_WITH_PROGRAMSTATE(CStringLength, const MemRegion *, SVal)
214
215 //===----------------------------------------------------------------------===//
216 // Individual checks and utility methods.
217 //===----------------------------------------------------------------------===//
218
219 std::pair<ProgramStateRef , ProgramStateRef >
220 CStringChecker::assumeZero(CheckerContext &C, ProgramStateRef state, SVal V,
221                            QualType Ty) {
222   Optional<DefinedSVal> val = V.getAs<DefinedSVal>();
223   if (!val)
224     return std::pair<ProgramStateRef , ProgramStateRef >(state, state);
225
226   SValBuilder &svalBuilder = C.getSValBuilder();
227   DefinedOrUnknownSVal zero = svalBuilder.makeZeroVal(Ty);
228   return state->assume(svalBuilder.evalEQ(state, *val, zero));
229 }
230
231 ProgramStateRef CStringChecker::checkNonNull(CheckerContext &C,
232                                             ProgramStateRef state,
233                                             const Expr *S, SVal l) const {
234   // If a previous check has failed, propagate the failure.
235   if (!state)
236     return nullptr;
237
238   ProgramStateRef stateNull, stateNonNull;
239   std::tie(stateNull, stateNonNull) = assumeZero(C, state, l, S->getType());
240
241   if (stateNull && !stateNonNull) {
242     if (!Filter.CheckCStringNullArg)
243       return nullptr;
244
245     ExplodedNode *N = C.generateErrorNode(stateNull);
246     if (!N)
247       return nullptr;
248
249     if (!BT_Null)
250       BT_Null.reset(new BuiltinBug(
251           Filter.CheckNameCStringNullArg, categories::UnixAPI,
252           "Null pointer argument in call to byte string function"));
253
254     SmallString<80> buf;
255     llvm::raw_svector_ostream os(buf);
256     assert(CurrentFunctionDescription);
257     os << "Null pointer argument in call to " << CurrentFunctionDescription;
258
259     // Generate a report for this bug.
260     BuiltinBug *BT = static_cast<BuiltinBug*>(BT_Null.get());
261     auto report = llvm::make_unique<BugReport>(*BT, os.str(), N);
262
263     report->addRange(S->getSourceRange());
264     bugreporter::trackNullOrUndefValue(N, S, *report);
265     C.emitReport(std::move(report));
266     return nullptr;
267   }
268
269   // From here on, assume that the value is non-null.
270   assert(stateNonNull);
271   return stateNonNull;
272 }
273
274 // FIXME: This was originally copied from ArrayBoundChecker.cpp. Refactor?
275 ProgramStateRef CStringChecker::CheckLocation(CheckerContext &C,
276                                              ProgramStateRef state,
277                                              const Expr *S, SVal l,
278                                              const char *warningMsg) const {
279   // If a previous check has failed, propagate the failure.
280   if (!state)
281     return nullptr;
282
283   // Check for out of bound array element access.
284   const MemRegion *R = l.getAsRegion();
285   if (!R)
286     return state;
287
288   const ElementRegion *ER = dyn_cast<ElementRegion>(R);
289   if (!ER)
290     return state;
291
292   assert(ER->getValueType() == C.getASTContext().CharTy &&
293     "CheckLocation should only be called with char* ElementRegions");
294
295   // Get the size of the array.
296   const SubRegion *superReg = cast<SubRegion>(ER->getSuperRegion());
297   SValBuilder &svalBuilder = C.getSValBuilder();
298   SVal Extent =
299     svalBuilder.convertToArrayIndex(superReg->getExtent(svalBuilder));
300   DefinedOrUnknownSVal Size = Extent.castAs<DefinedOrUnknownSVal>();
301
302   // Get the index of the accessed element.
303   DefinedOrUnknownSVal Idx = ER->getIndex().castAs<DefinedOrUnknownSVal>();
304
305   ProgramStateRef StInBound = state->assumeInBound(Idx, Size, true);
306   ProgramStateRef StOutBound = state->assumeInBound(Idx, Size, false);
307   if (StOutBound && !StInBound) {
308     ExplodedNode *N = C.generateErrorNode(StOutBound);
309     if (!N)
310       return nullptr;
311
312     if (!BT_Bounds) {
313       BT_Bounds.reset(new BuiltinBug(
314           Filter.CheckNameCStringOutOfBounds, "Out-of-bound array access",
315           "Byte string function accesses out-of-bound array element"));
316     }
317     BuiltinBug *BT = static_cast<BuiltinBug*>(BT_Bounds.get());
318
319     // Generate a report for this bug.
320     std::unique_ptr<BugReport> report;
321     if (warningMsg) {
322       report = llvm::make_unique<BugReport>(*BT, warningMsg, N);
323     } else {
324       assert(CurrentFunctionDescription);
325       assert(CurrentFunctionDescription[0] != '\0');
326
327       SmallString<80> buf;
328       llvm::raw_svector_ostream os(buf);
329       os << toUppercase(CurrentFunctionDescription[0])
330          << &CurrentFunctionDescription[1]
331          << " accesses out-of-bound array element";
332       report = llvm::make_unique<BugReport>(*BT, os.str(), N);
333     }
334
335     // FIXME: It would be nice to eventually make this diagnostic more clear,
336     // e.g., by referencing the original declaration or by saying *why* this
337     // reference is outside the range.
338
339     report->addRange(S->getSourceRange());
340     C.emitReport(std::move(report));
341     return nullptr;
342   }
343
344   // Array bound check succeeded.  From this point forward the array bound
345   // should always succeed.
346   return StInBound;
347 }
348
349 ProgramStateRef CStringChecker::CheckBufferAccess(CheckerContext &C,
350                                                  ProgramStateRef state,
351                                                  const Expr *Size,
352                                                  const Expr *FirstBuf,
353                                                  const Expr *SecondBuf,
354                                                  const char *firstMessage,
355                                                  const char *secondMessage,
356                                                  bool WarnAboutSize) const {
357   // If a previous check has failed, propagate the failure.
358   if (!state)
359     return nullptr;
360
361   SValBuilder &svalBuilder = C.getSValBuilder();
362   ASTContext &Ctx = svalBuilder.getContext();
363   const LocationContext *LCtx = C.getLocationContext();
364
365   QualType sizeTy = Size->getType();
366   QualType PtrTy = Ctx.getPointerType(Ctx.CharTy);
367
368   // Check that the first buffer is non-null.
369   SVal BufVal = state->getSVal(FirstBuf, LCtx);
370   state = checkNonNull(C, state, FirstBuf, BufVal);
371   if (!state)
372     return nullptr;
373
374   // If out-of-bounds checking is turned off, skip the rest.
375   if (!Filter.CheckCStringOutOfBounds)
376     return state;
377
378   // Get the access length and make sure it is known.
379   // FIXME: This assumes the caller has already checked that the access length
380   // is positive. And that it's unsigned.
381   SVal LengthVal = state->getSVal(Size, LCtx);
382   Optional<NonLoc> Length = LengthVal.getAs<NonLoc>();
383   if (!Length)
384     return state;
385
386   // Compute the offset of the last element to be accessed: size-1.
387   NonLoc One = svalBuilder.makeIntVal(1, sizeTy).castAs<NonLoc>();
388   NonLoc LastOffset = svalBuilder
389       .evalBinOpNN(state, BO_Sub, *Length, One, sizeTy).castAs<NonLoc>();
390
391   // Check that the first buffer is sufficiently long.
392   SVal BufStart = svalBuilder.evalCast(BufVal, PtrTy, FirstBuf->getType());
393   if (Optional<Loc> BufLoc = BufStart.getAs<Loc>()) {
394     const Expr *warningExpr = (WarnAboutSize ? Size : FirstBuf);
395
396     SVal BufEnd = svalBuilder.evalBinOpLN(state, BO_Add, *BufLoc,
397                                           LastOffset, PtrTy);
398     state = CheckLocation(C, state, warningExpr, BufEnd, firstMessage);
399
400     // If the buffer isn't large enough, abort.
401     if (!state)
402       return nullptr;
403   }
404
405   // If there's a second buffer, check it as well.
406   if (SecondBuf) {
407     BufVal = state->getSVal(SecondBuf, LCtx);
408     state = checkNonNull(C, state, SecondBuf, BufVal);
409     if (!state)
410       return nullptr;
411
412     BufStart = svalBuilder.evalCast(BufVal, PtrTy, SecondBuf->getType());
413     if (Optional<Loc> BufLoc = BufStart.getAs<Loc>()) {
414       const Expr *warningExpr = (WarnAboutSize ? Size : SecondBuf);
415
416       SVal BufEnd = svalBuilder.evalBinOpLN(state, BO_Add, *BufLoc,
417                                             LastOffset, PtrTy);
418       state = CheckLocation(C, state, warningExpr, BufEnd, secondMessage);
419     }
420   }
421
422   // Large enough or not, return this state!
423   return state;
424 }
425
426 ProgramStateRef CStringChecker::CheckOverlap(CheckerContext &C,
427                                             ProgramStateRef state,
428                                             const Expr *Size,
429                                             const Expr *First,
430                                             const Expr *Second) const {
431   if (!Filter.CheckCStringBufferOverlap)
432     return state;
433
434   // Do a simple check for overlap: if the two arguments are from the same
435   // buffer, see if the end of the first is greater than the start of the second
436   // or vice versa.
437
438   // If a previous check has failed, propagate the failure.
439   if (!state)
440     return nullptr;
441
442   ProgramStateRef stateTrue, stateFalse;
443
444   // Get the buffer values and make sure they're known locations.
445   const LocationContext *LCtx = C.getLocationContext();
446   SVal firstVal = state->getSVal(First, LCtx);
447   SVal secondVal = state->getSVal(Second, LCtx);
448
449   Optional<Loc> firstLoc = firstVal.getAs<Loc>();
450   if (!firstLoc)
451     return state;
452
453   Optional<Loc> secondLoc = secondVal.getAs<Loc>();
454   if (!secondLoc)
455     return state;
456
457   // Are the two values the same?
458   SValBuilder &svalBuilder = C.getSValBuilder();
459   std::tie(stateTrue, stateFalse) =
460     state->assume(svalBuilder.evalEQ(state, *firstLoc, *secondLoc));
461
462   if (stateTrue && !stateFalse) {
463     // If the values are known to be equal, that's automatically an overlap.
464     emitOverlapBug(C, stateTrue, First, Second);
465     return nullptr;
466   }
467
468   // assume the two expressions are not equal.
469   assert(stateFalse);
470   state = stateFalse;
471
472   // Which value comes first?
473   QualType cmpTy = svalBuilder.getConditionType();
474   SVal reverse = svalBuilder.evalBinOpLL(state, BO_GT,
475                                          *firstLoc, *secondLoc, cmpTy);
476   Optional<DefinedOrUnknownSVal> reverseTest =
477       reverse.getAs<DefinedOrUnknownSVal>();
478   if (!reverseTest)
479     return state;
480
481   std::tie(stateTrue, stateFalse) = state->assume(*reverseTest);
482   if (stateTrue) {
483     if (stateFalse) {
484       // If we don't know which one comes first, we can't perform this test.
485       return state;
486     } else {
487       // Switch the values so that firstVal is before secondVal.
488       std::swap(firstLoc, secondLoc);
489
490       // Switch the Exprs as well, so that they still correspond.
491       std::swap(First, Second);
492     }
493   }
494
495   // Get the length, and make sure it too is known.
496   SVal LengthVal = state->getSVal(Size, LCtx);
497   Optional<NonLoc> Length = LengthVal.getAs<NonLoc>();
498   if (!Length)
499     return state;
500
501   // Convert the first buffer's start address to char*.
502   // Bail out if the cast fails.
503   ASTContext &Ctx = svalBuilder.getContext();
504   QualType CharPtrTy = Ctx.getPointerType(Ctx.CharTy);
505   SVal FirstStart = svalBuilder.evalCast(*firstLoc, CharPtrTy,
506                                          First->getType());
507   Optional<Loc> FirstStartLoc = FirstStart.getAs<Loc>();
508   if (!FirstStartLoc)
509     return state;
510
511   // Compute the end of the first buffer. Bail out if THAT fails.
512   SVal FirstEnd = svalBuilder.evalBinOpLN(state, BO_Add,
513                                  *FirstStartLoc, *Length, CharPtrTy);
514   Optional<Loc> FirstEndLoc = FirstEnd.getAs<Loc>();
515   if (!FirstEndLoc)
516     return state;
517
518   // Is the end of the first buffer past the start of the second buffer?
519   SVal Overlap = svalBuilder.evalBinOpLL(state, BO_GT,
520                                 *FirstEndLoc, *secondLoc, cmpTy);
521   Optional<DefinedOrUnknownSVal> OverlapTest =
522       Overlap.getAs<DefinedOrUnknownSVal>();
523   if (!OverlapTest)
524     return state;
525
526   std::tie(stateTrue, stateFalse) = state->assume(*OverlapTest);
527
528   if (stateTrue && !stateFalse) {
529     // Overlap!
530     emitOverlapBug(C, stateTrue, First, Second);
531     return nullptr;
532   }
533
534   // assume the two expressions don't overlap.
535   assert(stateFalse);
536   return stateFalse;
537 }
538
539 void CStringChecker::emitOverlapBug(CheckerContext &C, ProgramStateRef state,
540                                   const Stmt *First, const Stmt *Second) const {
541   ExplodedNode *N = C.generateErrorNode(state);
542   if (!N)
543     return;
544
545   if (!BT_Overlap)
546     BT_Overlap.reset(new BugType(Filter.CheckNameCStringBufferOverlap,
547                                  categories::UnixAPI, "Improper arguments"));
548
549   // Generate a report for this bug.
550   auto report = llvm::make_unique<BugReport>(
551       *BT_Overlap, "Arguments must not be overlapping buffers", N);
552   report->addRange(First->getSourceRange());
553   report->addRange(Second->getSourceRange());
554
555   C.emitReport(std::move(report));
556 }
557
558 ProgramStateRef CStringChecker::checkAdditionOverflow(CheckerContext &C,
559                                                      ProgramStateRef state,
560                                                      NonLoc left,
561                                                      NonLoc right) const {
562   // If out-of-bounds checking is turned off, skip the rest.
563   if (!Filter.CheckCStringOutOfBounds)
564     return state;
565
566   // If a previous check has failed, propagate the failure.
567   if (!state)
568     return nullptr;
569
570   SValBuilder &svalBuilder = C.getSValBuilder();
571   BasicValueFactory &BVF = svalBuilder.getBasicValueFactory();
572
573   QualType sizeTy = svalBuilder.getContext().getSizeType();
574   const llvm::APSInt &maxValInt = BVF.getMaxValue(sizeTy);
575   NonLoc maxVal = svalBuilder.makeIntVal(maxValInt);
576
577   SVal maxMinusRight;
578   if (right.getAs<nonloc::ConcreteInt>()) {
579     maxMinusRight = svalBuilder.evalBinOpNN(state, BO_Sub, maxVal, right,
580                                                  sizeTy);
581   } else {
582     // Try switching the operands. (The order of these two assignments is
583     // important!)
584     maxMinusRight = svalBuilder.evalBinOpNN(state, BO_Sub, maxVal, left,
585                                             sizeTy);
586     left = right;
587   }
588
589   if (Optional<NonLoc> maxMinusRightNL = maxMinusRight.getAs<NonLoc>()) {
590     QualType cmpTy = svalBuilder.getConditionType();
591     // If left > max - right, we have an overflow.
592     SVal willOverflow = svalBuilder.evalBinOpNN(state, BO_GT, left,
593                                                 *maxMinusRightNL, cmpTy);
594
595     ProgramStateRef stateOverflow, stateOkay;
596     std::tie(stateOverflow, stateOkay) =
597       state->assume(willOverflow.castAs<DefinedOrUnknownSVal>());
598
599     if (stateOverflow && !stateOkay) {
600       // We have an overflow. Emit a bug report.
601       ExplodedNode *N = C.generateErrorNode(stateOverflow);
602       if (!N)
603         return nullptr;
604
605       if (!BT_AdditionOverflow)
606         BT_AdditionOverflow.reset(
607             new BuiltinBug(Filter.CheckNameCStringOutOfBounds, "API",
608                            "Sum of expressions causes overflow"));
609
610       // This isn't a great error message, but this should never occur in real
611       // code anyway -- you'd have to create a buffer longer than a size_t can
612       // represent, which is sort of a contradiction.
613       const char *warning =
614         "This expression will create a string whose length is too big to "
615         "be represented as a size_t";
616
617       // Generate a report for this bug.
618       C.emitReport(
619           llvm::make_unique<BugReport>(*BT_AdditionOverflow, warning, N));
620
621       return nullptr;
622     }
623
624     // From now on, assume an overflow didn't occur.
625     assert(stateOkay);
626     state = stateOkay;
627   }
628
629   return state;
630 }
631
632 ProgramStateRef CStringChecker::setCStringLength(ProgramStateRef state,
633                                                 const MemRegion *MR,
634                                                 SVal strLength) {
635   assert(!strLength.isUndef() && "Attempt to set an undefined string length");
636
637   MR = MR->StripCasts();
638
639   switch (MR->getKind()) {
640   case MemRegion::StringRegionKind:
641     // FIXME: This can happen if we strcpy() into a string region. This is
642     // undefined [C99 6.4.5p6], but we should still warn about it.
643     return state;
644
645   case MemRegion::SymbolicRegionKind:
646   case MemRegion::AllocaRegionKind:
647   case MemRegion::VarRegionKind:
648   case MemRegion::FieldRegionKind:
649   case MemRegion::ObjCIvarRegionKind:
650     // These are the types we can currently track string lengths for.
651     break;
652
653   case MemRegion::ElementRegionKind:
654     // FIXME: Handle element regions by upper-bounding the parent region's
655     // string length.
656     return state;
657
658   default:
659     // Other regions (mostly non-data) can't have a reliable C string length.
660     // For now, just ignore the change.
661     // FIXME: These are rare but not impossible. We should output some kind of
662     // warning for things like strcpy((char[]){'a', 0}, "b");
663     return state;
664   }
665
666   if (strLength.isUnknown())
667     return state->remove<CStringLength>(MR);
668
669   return state->set<CStringLength>(MR, strLength);
670 }
671
672 SVal CStringChecker::getCStringLengthForRegion(CheckerContext &C,
673                                                ProgramStateRef &state,
674                                                const Expr *Ex,
675                                                const MemRegion *MR,
676                                                bool hypothetical) {
677   if (!hypothetical) {
678     // If there's a recorded length, go ahead and return it.
679     const SVal *Recorded = state->get<CStringLength>(MR);
680     if (Recorded)
681       return *Recorded;
682   }
683
684   // Otherwise, get a new symbol and update the state.
685   SValBuilder &svalBuilder = C.getSValBuilder();
686   QualType sizeTy = svalBuilder.getContext().getSizeType();
687   SVal strLength = svalBuilder.getMetadataSymbolVal(CStringChecker::getTag(),
688                                                     MR, Ex, sizeTy,
689                                                     C.getLocationContext(),
690                                                     C.blockCount());
691
692   if (!hypothetical) {
693     if (Optional<NonLoc> strLn = strLength.getAs<NonLoc>()) {
694       // In case of unbounded calls strlen etc bound the range to SIZE_MAX/4
695       BasicValueFactory &BVF = svalBuilder.getBasicValueFactory();
696       const llvm::APSInt &maxValInt = BVF.getMaxValue(sizeTy);
697       llvm::APSInt fourInt = APSIntType(maxValInt).getValue(4);
698       const llvm::APSInt *maxLengthInt = BVF.evalAPSInt(BO_Div, maxValInt,
699                                                         fourInt);
700       NonLoc maxLength = svalBuilder.makeIntVal(*maxLengthInt);
701       SVal evalLength = svalBuilder.evalBinOpNN(state, BO_LE, *strLn,
702                                                 maxLength, sizeTy);
703       state = state->assume(evalLength.castAs<DefinedOrUnknownSVal>(), true);
704     }
705     state = state->set<CStringLength>(MR, strLength);
706   }
707
708   return strLength;
709 }
710
711 SVal CStringChecker::getCStringLength(CheckerContext &C, ProgramStateRef &state,
712                                       const Expr *Ex, SVal Buf,
713                                       bool hypothetical) const {
714   const MemRegion *MR = Buf.getAsRegion();
715   if (!MR) {
716     // If we can't get a region, see if it's something we /know/ isn't a
717     // C string. In the context of locations, the only time we can issue such
718     // a warning is for labels.
719     if (Optional<loc::GotoLabel> Label = Buf.getAs<loc::GotoLabel>()) {
720       if (!Filter.CheckCStringNotNullTerm)
721         return UndefinedVal();
722
723       if (ExplodedNode *N = C.generateNonFatalErrorNode(state)) {
724         if (!BT_NotCString)
725           BT_NotCString.reset(new BuiltinBug(
726               Filter.CheckNameCStringNotNullTerm, categories::UnixAPI,
727               "Argument is not a null-terminated string."));
728
729         SmallString<120> buf;
730         llvm::raw_svector_ostream os(buf);
731         assert(CurrentFunctionDescription);
732         os << "Argument to " << CurrentFunctionDescription
733            << " is the address of the label '" << Label->getLabel()->getName()
734            << "', which is not a null-terminated string";
735
736         // Generate a report for this bug.
737         auto report = llvm::make_unique<BugReport>(*BT_NotCString, os.str(), N);
738
739         report->addRange(Ex->getSourceRange());
740         C.emitReport(std::move(report));
741       }
742       return UndefinedVal();
743
744     }
745
746     // If it's not a region and not a label, give up.
747     return UnknownVal();
748   }
749
750   // If we have a region, strip casts from it and see if we can figure out
751   // its length. For anything we can't figure out, just return UnknownVal.
752   MR = MR->StripCasts();
753
754   switch (MR->getKind()) {
755   case MemRegion::StringRegionKind: {
756     // Modifying the contents of string regions is undefined [C99 6.4.5p6],
757     // so we can assume that the byte length is the correct C string length.
758     SValBuilder &svalBuilder = C.getSValBuilder();
759     QualType sizeTy = svalBuilder.getContext().getSizeType();
760     const StringLiteral *strLit = cast<StringRegion>(MR)->getStringLiteral();
761     return svalBuilder.makeIntVal(strLit->getByteLength(), sizeTy);
762   }
763   case MemRegion::SymbolicRegionKind:
764   case MemRegion::AllocaRegionKind:
765   case MemRegion::VarRegionKind:
766   case MemRegion::FieldRegionKind:
767   case MemRegion::ObjCIvarRegionKind:
768     return getCStringLengthForRegion(C, state, Ex, MR, hypothetical);
769   case MemRegion::CompoundLiteralRegionKind:
770     // FIXME: Can we track this? Is it necessary?
771     return UnknownVal();
772   case MemRegion::ElementRegionKind:
773     // FIXME: How can we handle this? It's not good enough to subtract the
774     // offset from the base string length; consider "123\x00567" and &a[5].
775     return UnknownVal();
776   default:
777     // Other regions (mostly non-data) can't have a reliable C string length.
778     // In this case, an error is emitted and UndefinedVal is returned.
779     // The caller should always be prepared to handle this case.
780     if (!Filter.CheckCStringNotNullTerm)
781       return UndefinedVal();
782
783     if (ExplodedNode *N = C.generateNonFatalErrorNode(state)) {
784       if (!BT_NotCString)
785         BT_NotCString.reset(new BuiltinBug(
786             Filter.CheckNameCStringNotNullTerm, categories::UnixAPI,
787             "Argument is not a null-terminated string."));
788
789       SmallString<120> buf;
790       llvm::raw_svector_ostream os(buf);
791
792       assert(CurrentFunctionDescription);
793       os << "Argument to " << CurrentFunctionDescription << " is ";
794
795       if (SummarizeRegion(os, C.getASTContext(), MR))
796         os << ", which is not a null-terminated string";
797       else
798         os << "not a null-terminated string";
799
800       // Generate a report for this bug.
801       auto report = llvm::make_unique<BugReport>(*BT_NotCString, os.str(), N);
802
803       report->addRange(Ex->getSourceRange());
804       C.emitReport(std::move(report));
805     }
806
807     return UndefinedVal();
808   }
809 }
810
811 const StringLiteral *CStringChecker::getCStringLiteral(CheckerContext &C,
812   ProgramStateRef &state, const Expr *expr, SVal val) const {
813
814   // Get the memory region pointed to by the val.
815   const MemRegion *bufRegion = val.getAsRegion();
816   if (!bufRegion)
817     return nullptr;
818
819   // Strip casts off the memory region.
820   bufRegion = bufRegion->StripCasts();
821
822   // Cast the memory region to a string region.
823   const StringRegion *strRegion= dyn_cast<StringRegion>(bufRegion);
824   if (!strRegion)
825     return nullptr;
826
827   // Return the actual string in the string region.
828   return strRegion->getStringLiteral();
829 }
830
831 bool CStringChecker::IsFirstBufInBound(CheckerContext &C,
832                                        ProgramStateRef state,
833                                        const Expr *FirstBuf,
834                                        const Expr *Size) {
835   // If we do not know that the buffer is long enough we return 'true'.
836   // Otherwise the parent region of this field region would also get
837   // invalidated, which would lead to warnings based on an unknown state.
838
839   // Originally copied from CheckBufferAccess and CheckLocation.
840   SValBuilder &svalBuilder = C.getSValBuilder();
841   ASTContext &Ctx = svalBuilder.getContext();
842   const LocationContext *LCtx = C.getLocationContext();
843
844   QualType sizeTy = Size->getType();
845   QualType PtrTy = Ctx.getPointerType(Ctx.CharTy);
846   SVal BufVal = state->getSVal(FirstBuf, LCtx);
847
848   SVal LengthVal = state->getSVal(Size, LCtx);
849   Optional<NonLoc> Length = LengthVal.getAs<NonLoc>();
850   if (!Length)
851     return true; // cf top comment.
852
853   // Compute the offset of the last element to be accessed: size-1.
854   NonLoc One = svalBuilder.makeIntVal(1, sizeTy).castAs<NonLoc>();
855   NonLoc LastOffset =
856       svalBuilder.evalBinOpNN(state, BO_Sub, *Length, One, sizeTy)
857           .castAs<NonLoc>();
858
859   // Check that the first buffer is sufficiently long.
860   SVal BufStart = svalBuilder.evalCast(BufVal, PtrTy, FirstBuf->getType());
861   Optional<Loc> BufLoc = BufStart.getAs<Loc>();
862   if (!BufLoc)
863     return true; // cf top comment.
864
865   SVal BufEnd =
866       svalBuilder.evalBinOpLN(state, BO_Add, *BufLoc, LastOffset, PtrTy);
867
868   // Check for out of bound array element access.
869   const MemRegion *R = BufEnd.getAsRegion();
870   if (!R)
871     return true; // cf top comment.
872
873   const ElementRegion *ER = dyn_cast<ElementRegion>(R);
874   if (!ER)
875     return true; // cf top comment.
876
877   assert(ER->getValueType() == C.getASTContext().CharTy &&
878          "IsFirstBufInBound should only be called with char* ElementRegions");
879
880   // Get the size of the array.
881   const SubRegion *superReg = cast<SubRegion>(ER->getSuperRegion());
882   SVal Extent =
883       svalBuilder.convertToArrayIndex(superReg->getExtent(svalBuilder));
884   DefinedOrUnknownSVal ExtentSize = Extent.castAs<DefinedOrUnknownSVal>();
885
886   // Get the index of the accessed element.
887   DefinedOrUnknownSVal Idx = ER->getIndex().castAs<DefinedOrUnknownSVal>();
888
889   ProgramStateRef StInBound = state->assumeInBound(Idx, ExtentSize, true);
890
891   return static_cast<bool>(StInBound);
892 }
893
894 ProgramStateRef CStringChecker::InvalidateBuffer(CheckerContext &C,
895                                                  ProgramStateRef state,
896                                                  const Expr *E, SVal V,
897                                                  bool IsSourceBuffer,
898                                                  const Expr *Size) {
899   Optional<Loc> L = V.getAs<Loc>();
900   if (!L)
901     return state;
902
903   // FIXME: This is a simplified version of what's in CFRefCount.cpp -- it makes
904   // some assumptions about the value that CFRefCount can't. Even so, it should
905   // probably be refactored.
906   if (Optional<loc::MemRegionVal> MR = L->getAs<loc::MemRegionVal>()) {
907     const MemRegion *R = MR->getRegion()->StripCasts();
908
909     // Are we dealing with an ElementRegion?  If so, we should be invalidating
910     // the super-region.
911     if (const ElementRegion *ER = dyn_cast<ElementRegion>(R)) {
912       R = ER->getSuperRegion();
913       // FIXME: What about layers of ElementRegions?
914     }
915
916     // Invalidate this region.
917     const LocationContext *LCtx = C.getPredecessor()->getLocationContext();
918
919     bool CausesPointerEscape = false;
920     RegionAndSymbolInvalidationTraits ITraits;
921     // Invalidate and escape only indirect regions accessible through the source
922     // buffer.
923     if (IsSourceBuffer) {
924       ITraits.setTrait(R->getBaseRegion(),
925                        RegionAndSymbolInvalidationTraits::TK_PreserveContents);
926       ITraits.setTrait(R, RegionAndSymbolInvalidationTraits::TK_SuppressEscape);
927       CausesPointerEscape = true;
928     } else {
929       const MemRegion::Kind& K = R->getKind();
930       if (K == MemRegion::FieldRegionKind)
931         if (Size && IsFirstBufInBound(C, state, E, Size)) {
932           // If destination buffer is a field region and access is in bound,
933           // do not invalidate its super region.
934           ITraits.setTrait(
935               R,
936               RegionAndSymbolInvalidationTraits::TK_DoNotInvalidateSuperRegion);
937         }
938     }
939
940     return state->invalidateRegions(R, E, C.blockCount(), LCtx,
941                                     CausesPointerEscape, nullptr, nullptr,
942                                     &ITraits);
943   }
944
945   // If we have a non-region value by chance, just remove the binding.
946   // FIXME: is this necessary or correct? This handles the non-Region
947   //  cases.  Is it ever valid to store to these?
948   return state->killBinding(*L);
949 }
950
951 bool CStringChecker::SummarizeRegion(raw_ostream &os, ASTContext &Ctx,
952                                      const MemRegion *MR) {
953   const TypedValueRegion *TVR = dyn_cast<TypedValueRegion>(MR);
954
955   switch (MR->getKind()) {
956   case MemRegion::FunctionCodeRegionKind: {
957     const NamedDecl *FD = cast<FunctionCodeRegion>(MR)->getDecl();
958     if (FD)
959       os << "the address of the function '" << *FD << '\'';
960     else
961       os << "the address of a function";
962     return true;
963   }
964   case MemRegion::BlockCodeRegionKind:
965     os << "block text";
966     return true;
967   case MemRegion::BlockDataRegionKind:
968     os << "a block";
969     return true;
970   case MemRegion::CXXThisRegionKind:
971   case MemRegion::CXXTempObjectRegionKind:
972     os << "a C++ temp object of type " << TVR->getValueType().getAsString();
973     return true;
974   case MemRegion::VarRegionKind:
975     os << "a variable of type" << TVR->getValueType().getAsString();
976     return true;
977   case MemRegion::FieldRegionKind:
978     os << "a field of type " << TVR->getValueType().getAsString();
979     return true;
980   case MemRegion::ObjCIvarRegionKind:
981     os << "an instance variable of type " << TVR->getValueType().getAsString();
982     return true;
983   default:
984     return false;
985   }
986 }
987
988 //===----------------------------------------------------------------------===//
989 // evaluation of individual function calls.
990 //===----------------------------------------------------------------------===//
991
992 void CStringChecker::evalCopyCommon(CheckerContext &C,
993                                     const CallExpr *CE,
994                                     ProgramStateRef state,
995                                     const Expr *Size, const Expr *Dest,
996                                     const Expr *Source, bool Restricted,
997                                     bool IsMempcpy) const {
998   CurrentFunctionDescription = "memory copy function";
999
1000   // See if the size argument is zero.
1001   const LocationContext *LCtx = C.getLocationContext();
1002   SVal sizeVal = state->getSVal(Size, LCtx);
1003   QualType sizeTy = Size->getType();
1004
1005   ProgramStateRef stateZeroSize, stateNonZeroSize;
1006   std::tie(stateZeroSize, stateNonZeroSize) =
1007     assumeZero(C, state, sizeVal, sizeTy);
1008
1009   // Get the value of the Dest.
1010   SVal destVal = state->getSVal(Dest, LCtx);
1011
1012   // If the size is zero, there won't be any actual memory access, so
1013   // just bind the return value to the destination buffer and return.
1014   if (stateZeroSize && !stateNonZeroSize) {
1015     stateZeroSize = stateZeroSize->BindExpr(CE, LCtx, destVal);
1016     C.addTransition(stateZeroSize);
1017     return;
1018   }
1019
1020   // If the size can be nonzero, we have to check the other arguments.
1021   if (stateNonZeroSize) {
1022     state = stateNonZeroSize;
1023
1024     // Ensure the destination is not null. If it is NULL there will be a
1025     // NULL pointer dereference.
1026     state = checkNonNull(C, state, Dest, destVal);
1027     if (!state)
1028       return;
1029
1030     // Get the value of the Src.
1031     SVal srcVal = state->getSVal(Source, LCtx);
1032
1033     // Ensure the source is not null. If it is NULL there will be a
1034     // NULL pointer dereference.
1035     state = checkNonNull(C, state, Source, srcVal);
1036     if (!state)
1037       return;
1038
1039     // Ensure the accesses are valid and that the buffers do not overlap.
1040     const char * const writeWarning =
1041       "Memory copy function overflows destination buffer";
1042     state = CheckBufferAccess(C, state, Size, Dest, Source,
1043                               writeWarning, /* sourceWarning = */ nullptr);
1044     if (Restricted)
1045       state = CheckOverlap(C, state, Size, Dest, Source);
1046
1047     if (!state)
1048       return;
1049
1050     // If this is mempcpy, get the byte after the last byte copied and
1051     // bind the expr.
1052     if (IsMempcpy) {
1053       loc::MemRegionVal destRegVal = destVal.castAs<loc::MemRegionVal>();
1054
1055       // Get the length to copy.
1056       if (Optional<NonLoc> lenValNonLoc = sizeVal.getAs<NonLoc>()) {
1057         // Get the byte after the last byte copied.
1058         SValBuilder &SvalBuilder = C.getSValBuilder();
1059         ASTContext &Ctx = SvalBuilder.getContext();
1060         QualType CharPtrTy = Ctx.getPointerType(Ctx.CharTy);
1061         loc::MemRegionVal DestRegCharVal = SvalBuilder.evalCast(destRegVal,
1062           CharPtrTy, Dest->getType()).castAs<loc::MemRegionVal>();
1063         SVal lastElement = C.getSValBuilder().evalBinOpLN(state, BO_Add,
1064                                                           DestRegCharVal,
1065                                                           *lenValNonLoc,
1066                                                           Dest->getType());
1067
1068         // The byte after the last byte copied is the return value.
1069         state = state->BindExpr(CE, LCtx, lastElement);
1070       } else {
1071         // If we don't know how much we copied, we can at least
1072         // conjure a return value for later.
1073         SVal result = C.getSValBuilder().conjureSymbolVal(nullptr, CE, LCtx,
1074                                                           C.blockCount());
1075         state = state->BindExpr(CE, LCtx, result);
1076       }
1077
1078     } else {
1079       // All other copies return the destination buffer.
1080       // (Well, bcopy() has a void return type, but this won't hurt.)
1081       state = state->BindExpr(CE, LCtx, destVal);
1082     }
1083
1084     // Invalidate the destination (regular invalidation without pointer-escaping
1085     // the address of the top-level region).
1086     // FIXME: Even if we can't perfectly model the copy, we should see if we
1087     // can use LazyCompoundVals to copy the source values into the destination.
1088     // This would probably remove any existing bindings past the end of the
1089     // copied region, but that's still an improvement over blank invalidation.
1090     state = InvalidateBuffer(C, state, Dest, C.getSVal(Dest),
1091                              /*IsSourceBuffer*/false, Size);
1092
1093     // Invalidate the source (const-invalidation without const-pointer-escaping
1094     // the address of the top-level region).
1095     state = InvalidateBuffer(C, state, Source, C.getSVal(Source),
1096                              /*IsSourceBuffer*/true, nullptr);
1097
1098     C.addTransition(state);
1099   }
1100 }
1101
1102
1103 void CStringChecker::evalMemcpy(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const {
1104   if (CE->getNumArgs() < 3)
1105     return;
1106
1107   // void *memcpy(void *restrict dst, const void *restrict src, size_t n);
1108   // The return value is the address of the destination buffer.
1109   const Expr *Dest = CE->getArg(0);
1110   ProgramStateRef state = C.getState();
1111
1112   evalCopyCommon(C, CE, state, CE->getArg(2), Dest, CE->getArg(1), true);
1113 }
1114
1115 void CStringChecker::evalMempcpy(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const {
1116   if (CE->getNumArgs() < 3)
1117     return;
1118
1119   // void *mempcpy(void *restrict dst, const void *restrict src, size_t n);
1120   // The return value is a pointer to the byte following the last written byte.
1121   const Expr *Dest = CE->getArg(0);
1122   ProgramStateRef state = C.getState();
1123
1124   evalCopyCommon(C, CE, state, CE->getArg(2), Dest, CE->getArg(1), true, true);
1125 }
1126
1127 void CStringChecker::evalMemmove(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const {
1128   if (CE->getNumArgs() < 3)
1129     return;
1130
1131   // void *memmove(void *dst, const void *src, size_t n);
1132   // The return value is the address of the destination buffer.
1133   const Expr *Dest = CE->getArg(0);
1134   ProgramStateRef state = C.getState();
1135
1136   evalCopyCommon(C, CE, state, CE->getArg(2), Dest, CE->getArg(1));
1137 }
1138
1139 void CStringChecker::evalBcopy(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const {
1140   if (CE->getNumArgs() < 3)
1141     return;
1142
1143   // void bcopy(const void *src, void *dst, size_t n);
1144   evalCopyCommon(C, CE, C.getState(),
1145                  CE->getArg(2), CE->getArg(1), CE->getArg(0));
1146 }
1147
1148 void CStringChecker::evalMemcmp(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const {
1149   if (CE->getNumArgs() < 3)
1150     return;
1151
1152   // int memcmp(const void *s1, const void *s2, size_t n);
1153   CurrentFunctionDescription = "memory comparison function";
1154
1155   const Expr *Left = CE->getArg(0);
1156   const Expr *Right = CE->getArg(1);
1157   const Expr *Size = CE->getArg(2);
1158
1159   ProgramStateRef state = C.getState();
1160   SValBuilder &svalBuilder = C.getSValBuilder();
1161
1162   // See if the size argument is zero.
1163   const LocationContext *LCtx = C.getLocationContext();
1164   SVal sizeVal = state->getSVal(Size, LCtx);
1165   QualType sizeTy = Size->getType();
1166
1167   ProgramStateRef stateZeroSize, stateNonZeroSize;
1168   std::tie(stateZeroSize, stateNonZeroSize) =
1169     assumeZero(C, state, sizeVal, sizeTy);
1170
1171   // If the size can be zero, the result will be 0 in that case, and we don't
1172   // have to check either of the buffers.
1173   if (stateZeroSize) {
1174     state = stateZeroSize;
1175     state = state->BindExpr(CE, LCtx,
1176                             svalBuilder.makeZeroVal(CE->getType()));
1177     C.addTransition(state);
1178   }
1179
1180   // If the size can be nonzero, we have to check the other arguments.
1181   if (stateNonZeroSize) {
1182     state = stateNonZeroSize;
1183     // If we know the two buffers are the same, we know the result is 0.
1184     // First, get the two buffers' addresses. Another checker will have already
1185     // made sure they're not undefined.
1186     DefinedOrUnknownSVal LV =
1187         state->getSVal(Left, LCtx).castAs<DefinedOrUnknownSVal>();
1188     DefinedOrUnknownSVal RV =
1189         state->getSVal(Right, LCtx).castAs<DefinedOrUnknownSVal>();
1190
1191     // See if they are the same.
1192     DefinedOrUnknownSVal SameBuf = svalBuilder.evalEQ(state, LV, RV);
1193     ProgramStateRef StSameBuf, StNotSameBuf;
1194     std::tie(StSameBuf, StNotSameBuf) = state->assume(SameBuf);
1195
1196     // If the two arguments might be the same buffer, we know the result is 0,
1197     // and we only need to check one size.
1198     if (StSameBuf) {
1199       state = StSameBuf;
1200       state = CheckBufferAccess(C, state, Size, Left);
1201       if (state) {
1202         state = StSameBuf->BindExpr(CE, LCtx,
1203                                     svalBuilder.makeZeroVal(CE->getType()));
1204         C.addTransition(state);
1205       }
1206     }
1207
1208     // If the two arguments might be different buffers, we have to check the
1209     // size of both of them.
1210     if (StNotSameBuf) {
1211       state = StNotSameBuf;
1212       state = CheckBufferAccess(C, state, Size, Left, Right);
1213       if (state) {
1214         // The return value is the comparison result, which we don't know.
1215         SVal CmpV = svalBuilder.conjureSymbolVal(nullptr, CE, LCtx,
1216                                                  C.blockCount());
1217         state = state->BindExpr(CE, LCtx, CmpV);
1218         C.addTransition(state);
1219       }
1220     }
1221   }
1222 }
1223
1224 void CStringChecker::evalstrLength(CheckerContext &C,
1225                                    const CallExpr *CE) const {
1226   if (CE->getNumArgs() < 1)
1227     return;
1228
1229   // size_t strlen(const char *s);
1230   evalstrLengthCommon(C, CE, /* IsStrnlen = */ false);
1231 }
1232
1233 void CStringChecker::evalstrnLength(CheckerContext &C,
1234                                     const CallExpr *CE) const {
1235   if (CE->getNumArgs() < 2)
1236     return;
1237
1238   // size_t strnlen(const char *s, size_t maxlen);
1239   evalstrLengthCommon(C, CE, /* IsStrnlen = */ true);
1240 }
1241
1242 void CStringChecker::evalstrLengthCommon(CheckerContext &C, const CallExpr *CE,
1243                                          bool IsStrnlen) const {
1244   CurrentFunctionDescription = "string length function";
1245   ProgramStateRef state = C.getState();
1246   const LocationContext *LCtx = C.getLocationContext();
1247
1248   if (IsStrnlen) {
1249     const Expr *maxlenExpr = CE->getArg(1);
1250     SVal maxlenVal = state->getSVal(maxlenExpr, LCtx);
1251
1252     ProgramStateRef stateZeroSize, stateNonZeroSize;
1253     std::tie(stateZeroSize, stateNonZeroSize) =
1254       assumeZero(C, state, maxlenVal, maxlenExpr->getType());
1255
1256     // If the size can be zero, the result will be 0 in that case, and we don't
1257     // have to check the string itself.
1258     if (stateZeroSize) {
1259       SVal zero = C.getSValBuilder().makeZeroVal(CE->getType());
1260       stateZeroSize = stateZeroSize->BindExpr(CE, LCtx, zero);
1261       C.addTransition(stateZeroSize);
1262     }
1263
1264     // If the size is GUARANTEED to be zero, we're done!
1265     if (!stateNonZeroSize)
1266       return;
1267
1268     // Otherwise, record the assumption that the size is nonzero.
1269     state = stateNonZeroSize;
1270   }
1271
1272   // Check that the string argument is non-null.
1273   const Expr *Arg = CE->getArg(0);
1274   SVal ArgVal = state->getSVal(Arg, LCtx);
1275
1276   state = checkNonNull(C, state, Arg, ArgVal);
1277
1278   if (!state)
1279     return;
1280
1281   SVal strLength = getCStringLength(C, state, Arg, ArgVal);
1282
1283   // If the argument isn't a valid C string, there's no valid state to
1284   // transition to.
1285   if (strLength.isUndef())
1286     return;
1287
1288   DefinedOrUnknownSVal result = UnknownVal();
1289
1290   // If the check is for strnlen() then bind the return value to no more than
1291   // the maxlen value.
1292   if (IsStrnlen) {
1293     QualType cmpTy = C.getSValBuilder().getConditionType();
1294
1295     // It's a little unfortunate to be getting this again,
1296     // but it's not that expensive...
1297     const Expr *maxlenExpr = CE->getArg(1);
1298     SVal maxlenVal = state->getSVal(maxlenExpr, LCtx);
1299
1300     Optional<NonLoc> strLengthNL = strLength.getAs<NonLoc>();
1301     Optional<NonLoc> maxlenValNL = maxlenVal.getAs<NonLoc>();
1302
1303     if (strLengthNL && maxlenValNL) {
1304       ProgramStateRef stateStringTooLong, stateStringNotTooLong;
1305
1306       // Check if the strLength is greater than the maxlen.
1307       std::tie(stateStringTooLong, stateStringNotTooLong) = state->assume(
1308           C.getSValBuilder()
1309               .evalBinOpNN(state, BO_GT, *strLengthNL, *maxlenValNL, cmpTy)
1310               .castAs<DefinedOrUnknownSVal>());
1311
1312       if (stateStringTooLong && !stateStringNotTooLong) {
1313         // If the string is longer than maxlen, return maxlen.
1314         result = *maxlenValNL;
1315       } else if (stateStringNotTooLong && !stateStringTooLong) {
1316         // If the string is shorter than maxlen, return its length.
1317         result = *strLengthNL;
1318       }
1319     }
1320
1321     if (result.isUnknown()) {
1322       // If we don't have enough information for a comparison, there's
1323       // no guarantee the full string length will actually be returned.
1324       // All we know is the return value is the min of the string length
1325       // and the limit. This is better than nothing.
1326       result = C.getSValBuilder().conjureSymbolVal(nullptr, CE, LCtx,
1327                                                    C.blockCount());
1328       NonLoc resultNL = result.castAs<NonLoc>();
1329
1330       if (strLengthNL) {
1331         state = state->assume(C.getSValBuilder().evalBinOpNN(
1332                                   state, BO_LE, resultNL, *strLengthNL, cmpTy)
1333                                   .castAs<DefinedOrUnknownSVal>(), true);
1334       }
1335
1336       if (maxlenValNL) {
1337         state = state->assume(C.getSValBuilder().evalBinOpNN(
1338                                   state, BO_LE, resultNL, *maxlenValNL, cmpTy)
1339                                   .castAs<DefinedOrUnknownSVal>(), true);
1340       }
1341     }
1342
1343   } else {
1344     // This is a plain strlen(), not strnlen().
1345     result = strLength.castAs<DefinedOrUnknownSVal>();
1346
1347     // If we don't know the length of the string, conjure a return
1348     // value, so it can be used in constraints, at least.
1349     if (result.isUnknown()) {
1350       result = C.getSValBuilder().conjureSymbolVal(nullptr, CE, LCtx,
1351                                                    C.blockCount());
1352     }
1353   }
1354
1355   // Bind the return value.
1356   assert(!result.isUnknown() && "Should have conjured a value by now");
1357   state = state->BindExpr(CE, LCtx, result);
1358   C.addTransition(state);
1359 }
1360
1361 void CStringChecker::evalStrcpy(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const {
1362   if (CE->getNumArgs() < 2)
1363     return;
1364
1365   // char *strcpy(char *restrict dst, const char *restrict src);
1366   evalStrcpyCommon(C, CE,
1367                    /* returnEnd = */ false,
1368                    /* isBounded = */ false,
1369                    /* isAppending = */ false);
1370 }
1371
1372 void CStringChecker::evalStrncpy(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const {
1373   if (CE->getNumArgs() < 3)
1374     return;
1375
1376   // char *strncpy(char *restrict dst, const char *restrict src, size_t n);
1377   evalStrcpyCommon(C, CE,
1378                    /* returnEnd = */ false,
1379                    /* isBounded = */ true,
1380                    /* isAppending = */ false);
1381 }
1382
1383 void CStringChecker::evalStpcpy(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const {
1384   if (CE->getNumArgs() < 2)
1385     return;
1386
1387   // char *stpcpy(char *restrict dst, const char *restrict src);
1388   evalStrcpyCommon(C, CE,
1389                    /* returnEnd = */ true,
1390                    /* isBounded = */ false,
1391                    /* isAppending = */ false);
1392 }
1393
1394 void CStringChecker::evalStrcat(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const {
1395   if (CE->getNumArgs() < 2)
1396     return;
1397
1398   //char *strcat(char *restrict s1, const char *restrict s2);
1399   evalStrcpyCommon(C, CE,
1400                    /* returnEnd = */ false,
1401                    /* isBounded = */ false,
1402                    /* isAppending = */ true);
1403 }
1404
1405 void CStringChecker::evalStrncat(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const {
1406   if (CE->getNumArgs() < 3)
1407     return;
1408
1409   //char *strncat(char *restrict s1, const char *restrict s2, size_t n);
1410   evalStrcpyCommon(C, CE,
1411                    /* returnEnd = */ false,
1412                    /* isBounded = */ true,
1413                    /* isAppending = */ true);
1414 }
1415
1416 void CStringChecker::evalStrcpyCommon(CheckerContext &C, const CallExpr *CE,
1417                                       bool returnEnd, bool isBounded,
1418                                       bool isAppending) const {
1419   CurrentFunctionDescription = "string copy function";
1420   ProgramStateRef state = C.getState();
1421   const LocationContext *LCtx = C.getLocationContext();
1422
1423   // Check that the destination is non-null.
1424   const Expr *Dst = CE->getArg(0);
1425   SVal DstVal = state->getSVal(Dst, LCtx);
1426
1427   state = checkNonNull(C, state, Dst, DstVal);
1428   if (!state)
1429     return;
1430
1431   // Check that the source is non-null.
1432   const Expr *srcExpr = CE->getArg(1);
1433   SVal srcVal = state->getSVal(srcExpr, LCtx);
1434   state = checkNonNull(C, state, srcExpr, srcVal);
1435   if (!state)
1436     return;
1437
1438   // Get the string length of the source.
1439   SVal strLength = getCStringLength(C, state, srcExpr, srcVal);
1440
1441   // If the source isn't a valid C string, give up.
1442   if (strLength.isUndef())
1443     return;
1444
1445   SValBuilder &svalBuilder = C.getSValBuilder();
1446   QualType cmpTy = svalBuilder.getConditionType();
1447   QualType sizeTy = svalBuilder.getContext().getSizeType();
1448
1449   // These two values allow checking two kinds of errors:
1450   // - actual overflows caused by a source that doesn't fit in the destination
1451   // - potential overflows caused by a bound that could exceed the destination
1452   SVal amountCopied = UnknownVal();
1453   SVal maxLastElementIndex = UnknownVal();
1454   const char *boundWarning = nullptr;
1455
1456   // If the function is strncpy, strncat, etc... it is bounded.
1457   if (isBounded) {
1458     // Get the max number of characters to copy.
1459     const Expr *lenExpr = CE->getArg(2);
1460     SVal lenVal = state->getSVal(lenExpr, LCtx);
1461
1462     // Protect against misdeclared strncpy().
1463     lenVal = svalBuilder.evalCast(lenVal, sizeTy, lenExpr->getType());
1464
1465     Optional<NonLoc> strLengthNL = strLength.getAs<NonLoc>();
1466     Optional<NonLoc> lenValNL = lenVal.getAs<NonLoc>();
1467
1468     // If we know both values, we might be able to figure out how much
1469     // we're copying.
1470     if (strLengthNL && lenValNL) {
1471       ProgramStateRef stateSourceTooLong, stateSourceNotTooLong;
1472
1473       // Check if the max number to copy is less than the length of the src.
1474       // If the bound is equal to the source length, strncpy won't null-
1475       // terminate the result!
1476       std::tie(stateSourceTooLong, stateSourceNotTooLong) = state->assume(
1477           svalBuilder.evalBinOpNN(state, BO_GE, *strLengthNL, *lenValNL, cmpTy)
1478               .castAs<DefinedOrUnknownSVal>());
1479
1480       if (stateSourceTooLong && !stateSourceNotTooLong) {
1481         // Max number to copy is less than the length of the src, so the actual
1482         // strLength copied is the max number arg.
1483         state = stateSourceTooLong;
1484         amountCopied = lenVal;
1485
1486       } else if (!stateSourceTooLong && stateSourceNotTooLong) {
1487         // The source buffer entirely fits in the bound.
1488         state = stateSourceNotTooLong;
1489         amountCopied = strLength;
1490       }
1491     }
1492
1493     // We still want to know if the bound is known to be too large.
1494     if (lenValNL) {
1495       if (isAppending) {
1496         // For strncat, the check is strlen(dst) + lenVal < sizeof(dst)
1497
1498         // Get the string length of the destination. If the destination is
1499         // memory that can't have a string length, we shouldn't be copying
1500         // into it anyway.
1501         SVal dstStrLength = getCStringLength(C, state, Dst, DstVal);
1502         if (dstStrLength.isUndef())
1503           return;
1504
1505         if (Optional<NonLoc> dstStrLengthNL = dstStrLength.getAs<NonLoc>()) {
1506           maxLastElementIndex = svalBuilder.evalBinOpNN(state, BO_Add,
1507                                                         *lenValNL,
1508                                                         *dstStrLengthNL,
1509                                                         sizeTy);
1510           boundWarning = "Size argument is greater than the free space in the "
1511                          "destination buffer";
1512         }
1513
1514       } else {
1515         // For strncpy, this is just checking that lenVal <= sizeof(dst)
1516         // (Yes, strncpy and strncat differ in how they treat termination.
1517         // strncat ALWAYS terminates, but strncpy doesn't.)
1518
1519         // We need a special case for when the copy size is zero, in which
1520         // case strncpy will do no work at all. Our bounds check uses n-1
1521         // as the last element accessed, so n == 0 is problematic.
1522         ProgramStateRef StateZeroSize, StateNonZeroSize;
1523         std::tie(StateZeroSize, StateNonZeroSize) =
1524           assumeZero(C, state, *lenValNL, sizeTy);
1525
1526         // If the size is known to be zero, we're done.
1527         if (StateZeroSize && !StateNonZeroSize) {
1528           StateZeroSize = StateZeroSize->BindExpr(CE, LCtx, DstVal);
1529           C.addTransition(StateZeroSize);
1530           return;
1531         }
1532
1533         // Otherwise, go ahead and figure out the last element we'll touch.
1534         // We don't record the non-zero assumption here because we can't
1535         // be sure. We won't warn on a possible zero.
1536         NonLoc one = svalBuilder.makeIntVal(1, sizeTy).castAs<NonLoc>();
1537         maxLastElementIndex = svalBuilder.evalBinOpNN(state, BO_Sub, *lenValNL,
1538                                                       one, sizeTy);
1539         boundWarning = "Size argument is greater than the length of the "
1540                        "destination buffer";
1541       }
1542     }
1543
1544     // If we couldn't pin down the copy length, at least bound it.
1545     // FIXME: We should actually run this code path for append as well, but
1546     // right now it creates problems with constraints (since we can end up
1547     // trying to pass constraints from symbol to symbol).
1548     if (amountCopied.isUnknown() && !isAppending) {
1549       // Try to get a "hypothetical" string length symbol, which we can later
1550       // set as a real value if that turns out to be the case.
1551       amountCopied = getCStringLength(C, state, lenExpr, srcVal, true);
1552       assert(!amountCopied.isUndef());
1553
1554       if (Optional<NonLoc> amountCopiedNL = amountCopied.getAs<NonLoc>()) {
1555         if (lenValNL) {
1556           // amountCopied <= lenVal
1557           SVal copiedLessThanBound = svalBuilder.evalBinOpNN(state, BO_LE,
1558                                                              *amountCopiedNL,
1559                                                              *lenValNL,
1560                                                              cmpTy);
1561           state = state->assume(
1562               copiedLessThanBound.castAs<DefinedOrUnknownSVal>(), true);
1563           if (!state)
1564             return;
1565         }
1566
1567         if (strLengthNL) {
1568           // amountCopied <= strlen(source)
1569           SVal copiedLessThanSrc = svalBuilder.evalBinOpNN(state, BO_LE,
1570                                                            *amountCopiedNL,
1571                                                            *strLengthNL,
1572                                                            cmpTy);
1573           state = state->assume(
1574               copiedLessThanSrc.castAs<DefinedOrUnknownSVal>(), true);
1575           if (!state)
1576             return;
1577         }
1578       }
1579     }
1580
1581   } else {
1582     // The function isn't bounded. The amount copied should match the length
1583     // of the source buffer.
1584     amountCopied = strLength;
1585   }
1586
1587   assert(state);
1588
1589   // This represents the number of characters copied into the destination
1590   // buffer. (It may not actually be the strlen if the destination buffer
1591   // is not terminated.)
1592   SVal finalStrLength = UnknownVal();
1593
1594   // If this is an appending function (strcat, strncat...) then set the
1595   // string length to strlen(src) + strlen(dst) since the buffer will
1596   // ultimately contain both.
1597   if (isAppending) {
1598     // Get the string length of the destination. If the destination is memory
1599     // that can't have a string length, we shouldn't be copying into it anyway.
1600     SVal dstStrLength = getCStringLength(C, state, Dst, DstVal);
1601     if (dstStrLength.isUndef())
1602       return;
1603
1604     Optional<NonLoc> srcStrLengthNL = amountCopied.getAs<NonLoc>();
1605     Optional<NonLoc> dstStrLengthNL = dstStrLength.getAs<NonLoc>();
1606
1607     // If we know both string lengths, we might know the final string length.
1608     if (srcStrLengthNL && dstStrLengthNL) {
1609       // Make sure the two lengths together don't overflow a size_t.
1610       state = checkAdditionOverflow(C, state, *srcStrLengthNL, *dstStrLengthNL);
1611       if (!state)
1612         return;
1613
1614       finalStrLength = svalBuilder.evalBinOpNN(state, BO_Add, *srcStrLengthNL,
1615                                                *dstStrLengthNL, sizeTy);
1616     }
1617
1618     // If we couldn't get a single value for the final string length,
1619     // we can at least bound it by the individual lengths.
1620     if (finalStrLength.isUnknown()) {
1621       // Try to get a "hypothetical" string length symbol, which we can later
1622       // set as a real value if that turns out to be the case.
1623       finalStrLength = getCStringLength(C, state, CE, DstVal, true);
1624       assert(!finalStrLength.isUndef());
1625
1626       if (Optional<NonLoc> finalStrLengthNL = finalStrLength.getAs<NonLoc>()) {
1627         if (srcStrLengthNL) {
1628           // finalStrLength >= srcStrLength
1629           SVal sourceInResult = svalBuilder.evalBinOpNN(state, BO_GE,
1630                                                         *finalStrLengthNL,
1631                                                         *srcStrLengthNL,
1632                                                         cmpTy);
1633           state = state->assume(sourceInResult.castAs<DefinedOrUnknownSVal>(),
1634                                 true);
1635           if (!state)
1636             return;
1637         }
1638
1639         if (dstStrLengthNL) {
1640           // finalStrLength >= dstStrLength
1641           SVal destInResult = svalBuilder.evalBinOpNN(state, BO_GE,
1642                                                       *finalStrLengthNL,
1643                                                       *dstStrLengthNL,
1644                                                       cmpTy);
1645           state =
1646               state->assume(destInResult.castAs<DefinedOrUnknownSVal>(), true);
1647           if (!state)
1648             return;
1649         }
1650       }
1651     }
1652
1653   } else {
1654     // Otherwise, this is a copy-over function (strcpy, strncpy, ...), and
1655     // the final string length will match the input string length.
1656     finalStrLength = amountCopied;
1657   }
1658
1659   // The final result of the function will either be a pointer past the last
1660   // copied element, or a pointer to the start of the destination buffer.
1661   SVal Result = (returnEnd ? UnknownVal() : DstVal);
1662
1663   assert(state);
1664
1665   // If the destination is a MemRegion, try to check for a buffer overflow and
1666   // record the new string length.
1667   if (Optional<loc::MemRegionVal> dstRegVal =
1668           DstVal.getAs<loc::MemRegionVal>()) {
1669     QualType ptrTy = Dst->getType();
1670
1671     // If we have an exact value on a bounded copy, use that to check for
1672     // overflows, rather than our estimate about how much is actually copied.
1673     if (boundWarning) {
1674       if (Optional<NonLoc> maxLastNL = maxLastElementIndex.getAs<NonLoc>()) {
1675         SVal maxLastElement = svalBuilder.evalBinOpLN(state, BO_Add, *dstRegVal,
1676                                                       *maxLastNL, ptrTy);
1677         state = CheckLocation(C, state, CE->getArg(2), maxLastElement,
1678                               boundWarning);
1679         if (!state)
1680           return;
1681       }
1682     }
1683
1684     // Then, if the final length is known...
1685     if (Optional<NonLoc> knownStrLength = finalStrLength.getAs<NonLoc>()) {
1686       SVal lastElement = svalBuilder.evalBinOpLN(state, BO_Add, *dstRegVal,
1687                                                  *knownStrLength, ptrTy);
1688
1689       // ...and we haven't checked the bound, we'll check the actual copy.
1690       if (!boundWarning) {
1691         const char * const warningMsg =
1692           "String copy function overflows destination buffer";
1693         state = CheckLocation(C, state, Dst, lastElement, warningMsg);
1694         if (!state)
1695           return;
1696       }
1697
1698       // If this is a stpcpy-style copy, the last element is the return value.
1699       if (returnEnd)
1700         Result = lastElement;
1701     }
1702
1703     // Invalidate the destination (regular invalidation without pointer-escaping
1704     // the address of the top-level region). This must happen before we set the
1705     // C string length because invalidation will clear the length.
1706     // FIXME: Even if we can't perfectly model the copy, we should see if we
1707     // can use LazyCompoundVals to copy the source values into the destination.
1708     // This would probably remove any existing bindings past the end of the
1709     // string, but that's still an improvement over blank invalidation.
1710     state = InvalidateBuffer(C, state, Dst, *dstRegVal,
1711                              /*IsSourceBuffer*/false, nullptr);
1712
1713     // Invalidate the source (const-invalidation without const-pointer-escaping
1714     // the address of the top-level region).
1715     state = InvalidateBuffer(C, state, srcExpr, srcVal, /*IsSourceBuffer*/true,
1716                              nullptr);
1717
1718     // Set the C string length of the destination, if we know it.
1719     if (isBounded && !isAppending) {
1720       // strncpy is annoying in that it doesn't guarantee to null-terminate
1721       // the result string. If the original string didn't fit entirely inside
1722       // the bound (including the null-terminator), we don't know how long the
1723       // result is.
1724       if (amountCopied != strLength)
1725         finalStrLength = UnknownVal();
1726     }
1727     state = setCStringLength(state, dstRegVal->getRegion(), finalStrLength);
1728   }
1729
1730   assert(state);
1731
1732   // If this is a stpcpy-style copy, but we were unable to check for a buffer
1733   // overflow, we still need a result. Conjure a return value.
1734   if (returnEnd && Result.isUnknown()) {
1735     Result = svalBuilder.conjureSymbolVal(nullptr, CE, LCtx, C.blockCount());
1736   }
1737
1738   // Set the return value.
1739   state = state->BindExpr(CE, LCtx, Result);
1740   C.addTransition(state);
1741 }
1742
1743 void CStringChecker::evalStrcmp(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const {
1744   if (CE->getNumArgs() < 2)
1745     return;
1746
1747   //int strcmp(const char *s1, const char *s2);
1748   evalStrcmpCommon(C, CE, /* isBounded = */ false, /* ignoreCase = */ false);
1749 }
1750
1751 void CStringChecker::evalStrncmp(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const {
1752   if (CE->getNumArgs() < 3)
1753     return;
1754
1755   //int strncmp(const char *s1, const char *s2, size_t n);
1756   evalStrcmpCommon(C, CE, /* isBounded = */ true, /* ignoreCase = */ false);
1757 }
1758
1759 void CStringChecker::evalStrcasecmp(CheckerContext &C,
1760                                     const CallExpr *CE) const {
1761   if (CE->getNumArgs() < 2)
1762     return;
1763
1764   //int strcasecmp(const char *s1, const char *s2);
1765   evalStrcmpCommon(C, CE, /* isBounded = */ false, /* ignoreCase = */ true);
1766 }
1767
1768 void CStringChecker::evalStrncasecmp(CheckerContext &C,
1769                                      const CallExpr *CE) const {
1770   if (CE->getNumArgs() < 3)
1771     return;
1772
1773   //int strncasecmp(const char *s1, const char *s2, size_t n);
1774   evalStrcmpCommon(C, CE, /* isBounded = */ true, /* ignoreCase = */ true);
1775 }
1776
1777 void CStringChecker::evalStrcmpCommon(CheckerContext &C, const CallExpr *CE,
1778                                       bool isBounded, bool ignoreCase) const {
1779   CurrentFunctionDescription = "string comparison function";
1780   ProgramStateRef state = C.getState();
1781   const LocationContext *LCtx = C.getLocationContext();
1782
1783   // Check that the first string is non-null
1784   const Expr *s1 = CE->getArg(0);
1785   SVal s1Val = state->getSVal(s1, LCtx);
1786   state = checkNonNull(C, state, s1, s1Val);
1787   if (!state)
1788     return;
1789
1790   // Check that the second string is non-null.
1791   const Expr *s2 = CE->getArg(1);
1792   SVal s2Val = state->getSVal(s2, LCtx);
1793   state = checkNonNull(C, state, s2, s2Val);
1794   if (!state)
1795     return;
1796
1797   // Get the string length of the first string or give up.
1798   SVal s1Length = getCStringLength(C, state, s1, s1Val);
1799   if (s1Length.isUndef())
1800     return;
1801
1802   // Get the string length of the second string or give up.
1803   SVal s2Length = getCStringLength(C, state, s2, s2Val);
1804   if (s2Length.isUndef())
1805     return;
1806
1807   // If we know the two buffers are the same, we know the result is 0.
1808   // First, get the two buffers' addresses. Another checker will have already
1809   // made sure they're not undefined.
1810   DefinedOrUnknownSVal LV = s1Val.castAs<DefinedOrUnknownSVal>();
1811   DefinedOrUnknownSVal RV = s2Val.castAs<DefinedOrUnknownSVal>();
1812
1813   // See if they are the same.
1814   SValBuilder &svalBuilder = C.getSValBuilder();
1815   DefinedOrUnknownSVal SameBuf = svalBuilder.evalEQ(state, LV, RV);
1816   ProgramStateRef StSameBuf, StNotSameBuf;
1817   std::tie(StSameBuf, StNotSameBuf) = state->assume(SameBuf);
1818
1819   // If the two arguments might be the same buffer, we know the result is 0,
1820   // and we only need to check one size.
1821   if (StSameBuf) {
1822     StSameBuf = StSameBuf->BindExpr(CE, LCtx,
1823                                     svalBuilder.makeZeroVal(CE->getType()));
1824     C.addTransition(StSameBuf);
1825
1826     // If the two arguments are GUARANTEED to be the same, we're done!
1827     if (!StNotSameBuf)
1828       return;
1829   }
1830
1831   assert(StNotSameBuf);
1832   state = StNotSameBuf;
1833
1834   // At this point we can go about comparing the two buffers.
1835   // For now, we only do this if they're both known string literals.
1836
1837   // Attempt to extract string literals from both expressions.
1838   const StringLiteral *s1StrLiteral = getCStringLiteral(C, state, s1, s1Val);
1839   const StringLiteral *s2StrLiteral = getCStringLiteral(C, state, s2, s2Val);
1840   bool canComputeResult = false;
1841   SVal resultVal = svalBuilder.conjureSymbolVal(nullptr, CE, LCtx,
1842                                                 C.blockCount());
1843
1844   if (s1StrLiteral && s2StrLiteral) {
1845     StringRef s1StrRef = s1StrLiteral->getString();
1846     StringRef s2StrRef = s2StrLiteral->getString();
1847
1848     if (isBounded) {
1849       // Get the max number of characters to compare.
1850       const Expr *lenExpr = CE->getArg(2);
1851       SVal lenVal = state->getSVal(lenExpr, LCtx);
1852
1853       // If the length is known, we can get the right substrings.
1854       if (const llvm::APSInt *len = svalBuilder.getKnownValue(state, lenVal)) {
1855         // Create substrings of each to compare the prefix.
1856         s1StrRef = s1StrRef.substr(0, (size_t)len->getZExtValue());
1857         s2StrRef = s2StrRef.substr(0, (size_t)len->getZExtValue());
1858         canComputeResult = true;
1859       }
1860     } else {
1861       // This is a normal, unbounded strcmp.
1862       canComputeResult = true;
1863     }
1864
1865     if (canComputeResult) {
1866       // Real strcmp stops at null characters.
1867       size_t s1Term = s1StrRef.find('\0');
1868       if (s1Term != StringRef::npos)
1869         s1StrRef = s1StrRef.substr(0, s1Term);
1870
1871       size_t s2Term = s2StrRef.find('\0');
1872       if (s2Term != StringRef::npos)
1873         s2StrRef = s2StrRef.substr(0, s2Term);
1874
1875       // Use StringRef's comparison methods to compute the actual result.
1876       int compareRes = ignoreCase ? s1StrRef.compare_lower(s2StrRef)
1877                                   : s1StrRef.compare(s2StrRef);
1878
1879       // The strcmp function returns an integer greater than, equal to, or less
1880       // than zero, [c11, p7.24.4.2].
1881       if (compareRes == 0) {
1882         resultVal = svalBuilder.makeIntVal(compareRes, CE->getType());
1883       }
1884       else {
1885         DefinedSVal zeroVal = svalBuilder.makeIntVal(0, CE->getType());
1886         // Constrain strcmp's result range based on the result of StringRef's
1887         // comparison methods.
1888         BinaryOperatorKind op = (compareRes == 1) ? BO_GT : BO_LT;
1889         SVal compareWithZero =
1890           svalBuilder.evalBinOp(state, op, resultVal, zeroVal,
1891                                 svalBuilder.getConditionType());
1892         DefinedSVal compareWithZeroVal = compareWithZero.castAs<DefinedSVal>();
1893         state = state->assume(compareWithZeroVal, true);
1894       }
1895     }
1896   }
1897
1898   state = state->BindExpr(CE, LCtx, resultVal);
1899
1900   // Record this as a possible path.
1901   C.addTransition(state);
1902 }
1903
1904 void CStringChecker::evalStrsep(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const {
1905   //char *strsep(char **stringp, const char *delim);
1906   if (CE->getNumArgs() < 2)
1907     return;
1908
1909   // Sanity: does the search string parameter match the return type?
1910   const Expr *SearchStrPtr = CE->getArg(0);
1911   QualType CharPtrTy = SearchStrPtr->getType()->getPointeeType();
1912   if (CharPtrTy.isNull() ||
1913       CE->getType().getUnqualifiedType() != CharPtrTy.getUnqualifiedType())
1914     return;
1915
1916   CurrentFunctionDescription = "strsep()";
1917   ProgramStateRef State = C.getState();
1918   const LocationContext *LCtx = C.getLocationContext();
1919
1920   // Check that the search string pointer is non-null (though it may point to
1921   // a null string).
1922   SVal SearchStrVal = State->getSVal(SearchStrPtr, LCtx);
1923   State = checkNonNull(C, State, SearchStrPtr, SearchStrVal);
1924   if (!State)
1925     return;
1926
1927   // Check that the delimiter string is non-null.
1928   const Expr *DelimStr = CE->getArg(1);
1929   SVal DelimStrVal = State->getSVal(DelimStr, LCtx);
1930   State = checkNonNull(C, State, DelimStr, DelimStrVal);
1931   if (!State)
1932     return;
1933
1934   SValBuilder &SVB = C.getSValBuilder();
1935   SVal Result;
1936   if (Optional<Loc> SearchStrLoc = SearchStrVal.getAs<Loc>()) {
1937     // Get the current value of the search string pointer, as a char*.
1938     Result = State->getSVal(*SearchStrLoc, CharPtrTy);
1939
1940     // Invalidate the search string, representing the change of one delimiter
1941     // character to NUL.
1942     State = InvalidateBuffer(C, State, SearchStrPtr, Result,
1943                              /*IsSourceBuffer*/false, nullptr);
1944
1945     // Overwrite the search string pointer. The new value is either an address
1946     // further along in the same string, or NULL if there are no more tokens.
1947     State = State->bindLoc(*SearchStrLoc,
1948                            SVB.conjureSymbolVal(getTag(),
1949                                                 CE,
1950                                                 LCtx,
1951                                                 CharPtrTy,
1952                                                 C.blockCount()),
1953                            LCtx);
1954   } else {
1955     assert(SearchStrVal.isUnknown());
1956     // Conjure a symbolic value. It's the best we can do.
1957     Result = SVB.conjureSymbolVal(nullptr, CE, LCtx, C.blockCount());
1958   }
1959
1960   // Set the return value, and finish.
1961   State = State->BindExpr(CE, LCtx, Result);
1962   C.addTransition(State);
1963 }
1964
1965 // These should probably be moved into a C++ standard library checker.
1966 void CStringChecker::evalStdCopy(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const {
1967   evalStdCopyCommon(C, CE);
1968 }
1969
1970 void CStringChecker::evalStdCopyBackward(CheckerContext &C,
1971                                          const CallExpr *CE) const {
1972   evalStdCopyCommon(C, CE);
1973 }
1974
1975 void CStringChecker::evalStdCopyCommon(CheckerContext &C,
1976                                        const CallExpr *CE) const {
1977   if (CE->getNumArgs() < 3)
1978     return;
1979
1980   ProgramStateRef State = C.getState();
1981
1982   const LocationContext *LCtx = C.getLocationContext();
1983
1984   // template <class _InputIterator, class _OutputIterator>
1985   // _OutputIterator
1986   // copy(_InputIterator __first, _InputIterator __last,
1987   //        _OutputIterator __result)
1988
1989   // Invalidate the destination buffer
1990   const Expr *Dst = CE->getArg(2);
1991   SVal DstVal = State->getSVal(Dst, LCtx);
1992   State = InvalidateBuffer(C, State, Dst, DstVal, /*IsSource=*/false,
1993                            /*Size=*/nullptr);
1994
1995   SValBuilder &SVB = C.getSValBuilder();
1996
1997   SVal ResultVal = SVB.conjureSymbolVal(nullptr, CE, LCtx, C.blockCount());
1998   State = State->BindExpr(CE, LCtx, ResultVal);
1999
2000   C.addTransition(State);
2001 }
2002
2003 void CStringChecker::evalMemset(CheckerContext &C, const CallExpr *CE) const {
2004   if (CE->getNumArgs() != 3)
2005     return;
2006
2007   CurrentFunctionDescription = "memory set function";
2008
2009   const Expr *Mem = CE->getArg(0);
2010   const Expr *Size = CE->getArg(2);
2011   ProgramStateRef State = C.getState();
2012
2013   // See if the size argument is zero.
2014   const LocationContext *LCtx = C.getLocationContext();
2015   SVal SizeVal = State->getSVal(Size, LCtx);
2016   QualType SizeTy = Size->getType();
2017
2018   ProgramStateRef StateZeroSize, StateNonZeroSize;
2019   std::tie(StateZeroSize, StateNonZeroSize) =
2020     assumeZero(C, State, SizeVal, SizeTy);
2021
2022   // Get the value of the memory area.
2023   SVal MemVal = State->getSVal(Mem, LCtx);
2024
2025   // If the size is zero, there won't be any actual memory access, so
2026   // just bind the return value to the Mem buffer and return.
2027   if (StateZeroSize && !StateNonZeroSize) {
2028     StateZeroSize = StateZeroSize->BindExpr(CE, LCtx, MemVal);
2029     C.addTransition(StateZeroSize);
2030     return;
2031   }
2032
2033   // Ensure the memory area is not null.
2034   // If it is NULL there will be a NULL pointer dereference.
2035   State = checkNonNull(C, StateNonZeroSize, Mem, MemVal);
2036   if (!State)
2037     return;
2038
2039   State = CheckBufferAccess(C, State, Size, Mem);
2040   if (!State)
2041     return;
2042   State = InvalidateBuffer(C, State, Mem, C.getSVal(Mem),
2043                            /*IsSourceBuffer*/false, Size);
2044   if (!State)
2045     return;
2046
2047   State = State->BindExpr(CE, LCtx, MemVal);
2048   C.addTransition(State);
2049 }
2050
2051 static bool isCPPStdLibraryFunction(const FunctionDecl *FD, StringRef Name) {
2052   IdentifierInfo *II = FD->getIdentifier();
2053   if (!II)
2054     return false;
2055
2056   if (!AnalysisDeclContext::isInStdNamespace(FD))
2057     return false;
2058
2059   if (II->getName().equals(Name))
2060     return true;
2061
2062   return false;
2063 }
2064 //===----------------------------------------------------------------------===//
2065 // The driver method, and other Checker callbacks.
2066 //===----------------------------------------------------------------------===//
2067
2068 bool CStringChecker::evalCall(const CallExpr *CE, CheckerContext &C) const {
2069   const FunctionDecl *FDecl = C.getCalleeDecl(CE);
2070
2071   if (!FDecl)
2072     return false;
2073
2074   // FIXME: Poorly-factored string switches are slow.
2075   FnCheck evalFunction = nullptr;
2076   if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "memcpy"))
2077     evalFunction =  &CStringChecker::evalMemcpy;
2078   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "mempcpy"))
2079     evalFunction =  &CStringChecker::evalMempcpy;
2080   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "memcmp"))
2081     evalFunction =  &CStringChecker::evalMemcmp;
2082   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "memmove"))
2083     evalFunction =  &CStringChecker::evalMemmove;
2084   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "memset"))
2085     evalFunction =  &CStringChecker::evalMemset;
2086   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "strcpy"))
2087     evalFunction =  &CStringChecker::evalStrcpy;
2088   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "strncpy"))
2089     evalFunction =  &CStringChecker::evalStrncpy;
2090   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "stpcpy"))
2091     evalFunction =  &CStringChecker::evalStpcpy;
2092   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "strcat"))
2093     evalFunction =  &CStringChecker::evalStrcat;
2094   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "strncat"))
2095     evalFunction =  &CStringChecker::evalStrncat;
2096   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "strlen"))
2097     evalFunction =  &CStringChecker::evalstrLength;
2098   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "strnlen"))
2099     evalFunction =  &CStringChecker::evalstrnLength;
2100   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "strcmp"))
2101     evalFunction =  &CStringChecker::evalStrcmp;
2102   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "strncmp"))
2103     evalFunction =  &CStringChecker::evalStrncmp;
2104   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "strcasecmp"))
2105     evalFunction =  &CStringChecker::evalStrcasecmp;
2106   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "strncasecmp"))
2107     evalFunction =  &CStringChecker::evalStrncasecmp;
2108   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "strsep"))
2109     evalFunction =  &CStringChecker::evalStrsep;
2110   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "bcopy"))
2111     evalFunction =  &CStringChecker::evalBcopy;
2112   else if (C.isCLibraryFunction(FDecl, "bcmp"))
2113     evalFunction =  &CStringChecker::evalMemcmp;
2114   else if (isCPPStdLibraryFunction(FDecl, "copy"))
2115     evalFunction =  &CStringChecker::evalStdCopy;
2116   else if (isCPPStdLibraryFunction(FDecl, "copy_backward"))
2117     evalFunction =  &CStringChecker::evalStdCopyBackward;
2118
2119   // If the callee isn't a string function, let another checker handle it.
2120   if (!evalFunction)
2121     return false;
2122
2123   // Check and evaluate the call.
2124   (this->*evalFunction)(C, CE);
2125
2126   // If the evaluate call resulted in no change, chain to the next eval call
2127   // handler.
2128   // Note, the custom CString evaluation calls assume that basic safety
2129   // properties are held. However, if the user chooses to turn off some of these
2130   // checks, we ignore the issues and leave the call evaluation to a generic
2131   // handler.
2132   return C.isDifferent();
2133 }
2134
2135 void CStringChecker::checkPreStmt(const DeclStmt *DS, CheckerContext &C) const {
2136   // Record string length for char a[] = "abc";
2137   ProgramStateRef state = C.getState();
2138
2139   for (const auto *I : DS->decls()) {
2140     const VarDecl *D = dyn_cast<VarDecl>(I);
2141     if (!D)
2142       continue;
2143
2144     // FIXME: Handle array fields of structs.
2145     if (!D->getType()->isArrayType())
2146       continue;
2147
2148     const Expr *Init = D->getInit();
2149     if (!Init)
2150       continue;
2151     if (!isa<StringLiteral>(Init))
2152       continue;
2153
2154     Loc VarLoc = state->getLValue(D, C.getLocationContext());
2155     const MemRegion *MR = VarLoc.getAsRegion();
2156     if (!MR)
2157       continue;
2158
2159     SVal StrVal = state->getSVal(Init, C.getLocationContext());
2160     assert(StrVal.isValid() && "Initializer string is unknown or undefined");
2161     DefinedOrUnknownSVal strLength =
2162         getCStringLength(C, state, Init, StrVal).castAs<DefinedOrUnknownSVal>();
2163
2164     state = state->set<CStringLength>(MR, strLength);
2165   }
2166
2167   C.addTransition(state);
2168 }
2169
2170 ProgramStateRef
2171 CStringChecker::checkRegionChanges(ProgramStateRef state,
2172                                    const InvalidatedSymbols *,
2173                                    ArrayRef<const MemRegion *> ExplicitRegions,
2174                                    ArrayRef<const MemRegion *> Regions,
2175                                    const LocationContext *LCtx,
2176                                    const CallEvent *Call) const {
2177   CStringLengthTy Entries = state->get<CStringLength>();
2178   if (Entries.isEmpty())
2179     return state;
2180
2181   llvm::SmallPtrSet<const MemRegion *, 8> Invalidated;
2182   llvm::SmallPtrSet<const MemRegion *, 32> SuperRegions;
2183
2184   // First build sets for the changed regions and their super-regions.
2185   for (ArrayRef<const MemRegion *>::iterator
2186        I = Regions.begin(), E = Regions.end(); I != E; ++I) {
2187     const MemRegion *MR = *I;
2188     Invalidated.insert(MR);
2189
2190     SuperRegions.insert(MR);
2191     while (const SubRegion *SR = dyn_cast<SubRegion>(MR)) {
2192       MR = SR->getSuperRegion();
2193       SuperRegions.insert(MR);
2194     }
2195   }
2196
2197   CStringLengthTy::Factory &F = state->get_context<CStringLength>();
2198
2199   // Then loop over the entries in the current state.
2200   for (CStringLengthTy::iterator I = Entries.begin(),
2201        E = Entries.end(); I != E; ++I) {
2202     const MemRegion *MR = I.getKey();
2203
2204     // Is this entry for a super-region of a changed region?
2205     if (SuperRegions.count(MR)) {
2206       Entries = F.remove(Entries, MR);
2207       continue;
2208     }
2209
2210     // Is this entry for a sub-region of a changed region?
2211     const MemRegion *Super = MR;
2212     while (const SubRegion *SR = dyn_cast<SubRegion>(Super)) {
2213       Super = SR->getSuperRegion();
2214       if (Invalidated.count(Super)) {
2215         Entries = F.remove(Entries, MR);
2216         break;
2217       }
2218     }
2219   }
2220
2221   return state->set<CStringLength>(Entries);
2222 }
2223
2224 void CStringChecker::checkLiveSymbols(ProgramStateRef state,
2225                                       SymbolReaper &SR) const {
2226   // Mark all symbols in our string length map as valid.
2227   CStringLengthTy Entries = state->get<CStringLength>();
2228
2229   for (CStringLengthTy::iterator I = Entries.begin(), E = Entries.end();
2230        I != E; ++I) {
2231     SVal Len = I.getData();
2232
2233     for (SymExpr::symbol_iterator si = Len.symbol_begin(),
2234                                   se = Len.symbol_end(); si != se; ++si)
2235       SR.markInUse(*si);
2236   }
2237 }
2238
2239 void CStringChecker::checkDeadSymbols(SymbolReaper &SR,
2240                                       CheckerContext &C) const {
2241   if (!SR.hasDeadSymbols())
2242     return;
2243
2244   ProgramStateRef state = C.getState();
2245   CStringLengthTy Entries = state->get<CStringLength>();
2246   if (Entries.isEmpty())
2247     return;
2248
2249   CStringLengthTy::Factory &F = state->get_context<CStringLength>();
2250   for (CStringLengthTy::iterator I = Entries.begin(), E = Entries.end();
2251        I != E; ++I) {
2252     SVal Len = I.getData();
2253     if (SymbolRef Sym = Len.getAsSymbol()) {
2254       if (SR.isDead(Sym))
2255         Entries = F.remove(Entries, I.getKey());
2256     }
2257   }
2258
2259   state = state->set<CStringLength>(Entries);
2260   C.addTransition(state);
2261 }
2262
2263 #define REGISTER_CHECKER(name)                                                 \
2264   void ento::register##name(CheckerManager &mgr) {                             \
2265     CStringChecker *checker = mgr.registerChecker<CStringChecker>();           \
2266     checker->Filter.Check##name = true;                                        \
2267     checker->Filter.CheckName##name = mgr.getCurrentCheckName();               \
2268   }
2269
2270 REGISTER_CHECKER(CStringNullArg)
2271 REGISTER_CHECKER(CStringOutOfBounds)
2272 REGISTER_CHECKER(CStringBufferOverlap)
2273 REGISTER_CHECKER(CStringNotNullTerm)
2274
2275 void ento::registerCStringCheckerBasic(CheckerManager &Mgr) {
2276   registerCStringNullArg(Mgr);
2277 }