Add 4th lab

CMakeLists.txt

@@ -14,4 +14,5 @@ function(define_lab lab_name)
 endfunction()
 
 define_lab(lab2)
-define_lab(lab3)
+define_lab(lab3)
+define_lab(lab4)

lab4/CMakeLists.txt

@@ -0,0 +1,46 @@
+cmake_minimum_required(VERSION 3.16)
+set(CMAKE_C_STANDARD 11)
+
+# Lab name
+set(LAB_NAME "lab4")
+
+# Lab tasks
+list(APPEND SOURCE_FILES
+        aspace.c
+        task2.c
+        null.c
+        task6.c
+        task7.c
+        task8.c
+    )
+list(APPEND NON_COMPILABLE_SRC
+#        .execme
+    )
+
+set_source_files_properties(aspace.c PROPERTIES COMPILE_FLAGS -O0)
+#set_source_files_properties(null.c PROPERTIES COMPILE_FLAGS -DHANDLE_SIGSEGV)
+set_source_files_properties(null.c PROPERTIES COMPILE_FLAGS -g)
+set_source_files_properties(task6.c PROPERTIES COMPILE_FLAGS -g)
+set_source_files_properties(task7.c PROPERTIES COMPILE_FLAGS -g)
+set_source_files_properties(task8.c PROPERTIES COMPILE_FLAGS -g)
+
+### Here goes the template
+
+project("${LAB_NAME}" C)
+
+add_custom_target("${LAB_NAME}")
+
+foreach (file IN LISTS SOURCE_FILES)
+    add_executable("${LAB_NAME}_${file}_run" "${file}")
+    add_dependencies("${LAB_NAME}" "${LAB_NAME}_${file}_run")
+endforeach ()
+
+foreach (file IN LISTS NON_COMPILABLE_SRC)
+    add_custom_command(
+            TARGET "${LAB_NAME}" POST_BUILD
+            DEPENDS "${file}"
+            COMMAND ${CMAKE_COMMAND} -E copy
+            "${CMAKE_CURRENT_SOURCE_DIR}/${file}"
+            "${CMAKE_CURRENT_BINARY_DIR}/${file}"
+    )
+endforeach ()

lab4/README.md

@@ -0,0 +1,92 @@
+# Лабораторная работа №4
+
+## Задание 1
+
+Было выяснено, что если не инициализировать глобальные (статические) переменные, 
+то порядок их расположения в памяти не определён. На trunk-версии GCC глобальные 
+переменные располагаются в памяти в порядке их объявления. На trunk-версии Clang 
+статические переменные располагаются в порядке их использования. 
+
+Обратный порядок расположения переменных на стеке соблюдается только при компилировании 
+с помощью Clang. (Проверено на GCC 9.3.0, GCC 6.5.0, Clang 10.0.0)
+
+Если выделять 256 Кб и выше, то память выделяется в mmap-области.
+
+Адрес указателя можно получить с помощью оператора "амперсанд": `&pointer`.
+
+`&p` вернёт адрес, где лежит указатель, в то время как `p` вернёт сам указатель.
+
+## Задание 2
+
+`name` будет перезаписан после второго вызова `scanf()`, но если второй ввод строки
+будет меньше, чем первый, то в памяти останется часть первого ввода (с учётом нуль-терминала).
+
+При попытке записи в `name1` (`name1[0]=name1[3]`) программа даст сигнал SIGSEGV. Согласно 
+стандарту, запись в переменные типа `char* a = "abc"` вызывает неопределённое поведение.
+Но GCC хранит переменные, проинициализированные подобным образом, в секции `.rodata`.
+
+## Задание 3
+
+Разыменовывание нулевого указателя даёт неопределённое поведение. Как правило, это аварийное
+завершение программы. В качестве примера были использованы получение значения по адресу 0x0 
+и вызов функции по тому же адресу. Второй пример вызывает аварийное завершение программы не 
+на всех платформах -- на AVR-микроконтроллерах, например, это вызовет перезагрузку.
+
+## Задание 4
+
+GDB остановится на сигнале SIGSEGV, в момент разыменовывания. Для получения значения по адресу
+0x0 вывод будет выглядеть так:
+```text
+Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
+0x0000555555555129 in main () at /home/sh1ft/CLionProjects/os-labs/lab4/null.c:25
+25        int a = *p;
+```
+
+Для вызова по нулевому адресу вывод будет следующим:
+```text
+Program received signal SIGSEGV, Segmentation fault.
+0x0000000000000000 in ?? ()
+```
+
+Стоит обратить внимание, что для второго случая был выведен лишь адрес аварийного завершения
+работы, так как для неизвестной функции по этому адресу компилятор не сгенерировал символы 
+отладки.
+
+## Задание 5
+
+Valgrind с ключами `--leak-check=yes` сообщит, что программа попыталась обратиться к адресу, 
+не находящемуся в mapped-области, укажет номер строки в файле, где это произошло. Также Valgrind
+выведет, что утечек памяти в программе нет, и завершит работу с кодом SIGSEGV.
+
+## Задание 6
+
+Valgrind с ключами `--vgdb-error=0 --leak-check=yes` даст возможность подключить отладчик GDB.
+После присоединения к процессу Valgrind (`target remote | /usr/lib/valgrind/../../bin/vgdb`)
+программа будет приостановлена на точке входа `_start`. Ввод команды `continue` продолжит 
+дальнейшее исполнение программы. Также можно поставить брейкпоинт на определённую строчку кода 
+командой `break <srcfile>:<lineno>`, условный -- `break <srcfile>:<lineno> if <condition>`.
+Программа без освобождения памяти успешно завершит работу, не вызвав остановки в отладчике,
+но Valgrind заметит, что был утерян один блок памяти.
+
+## Задание 7
+
+Ошибка в коде видна невооружённым глазом -- выход за границы массива. Но программа успешно завершит
+работу во всех случаях, за исключением граничных случаев, когда по адресу сразу после массива идёт
+другая страница памяти. Но Valgrind следит за памятью приложения строже, чем операционная система --
+некорректное обращение к памяти будет сразу замечено, о чём будет сообщено:
+```text
+==2088068== Invalid write of size 4
+==2088068==    at 0x109159: main (task7.c:7)
+==2088068==  Address 0x4a7c1d0 is 0 bytes after a block of size 400 alloc'd
+==2088068==    at 0x483977F: malloc (vg_replace_malloc.c:309)
+==2088068==    by 0x10914A: main (task7.c:6)
+```
+
+## Задание 8
+
+Use-After-Free -- классическая ошибка при работе с динамической памятью. Они не всегда заметны, 
+особенно если программа успешно выполняется в большинстве случаев (как в этом, например). К 
+счастью, Valgrind определяет и такие ошибки. В IDE CLion встроена графическая обёртка для данного 
+инструмента, которая и была использована при выполнении этого задания.
+
+![Valgrind GUI in CLion](valgrind_clion.png)

lab4/aspace.c

@@ -0,0 +1,50 @@
+/* Example code for Think OS.
+
+Copyright 2015 Allen Downey
+License: Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0
+
+*/
+#define PRINT_DISTANCE(a, b) printf("Distance between " #a " and " #b ": %ld\n", (void *) (a) - (void *) (b))
+
+#include <malloc.h>
+#include <mcheck.h>
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <unistd.h>
+
+int global;
+int another_global;
+
+int main() {
+  char malloc_trace_path[4096];
+  getcwd(malloc_trace_path, 4096);
+  strcat(malloc_trace_path, "/malloc_trace.txt");
+  setenv("MALLOC_TRACE", malloc_trace_path, 0);
+  mtrace();
+
+  int local = 5;
+  int another_local = 7;
+  void *p = malloc(128);
+  void *another_p = malloc((1 << 18));
+
+  printf("Address of main is %p\n", main);
+  printf("Address of global is %p\n", &global);
+  printf("Address of local is %p\n", &local);
+  printf("Address of another_local is %p\n", &another_local);
+  printf("Address of p is %p\n", p);
+  printf("Address of another_p is %p\n\n", another_p);
+
+  PRINT_DISTANCE(&global, &main);
+  PRINT_DISTANCE(&global, &another_global);
+  PRINT_DISTANCE(&local, &another_local);
+  PRINT_DISTANCE(p, another_p);
+
+  malloc_stats();
+
+  FILE *minfo = fopen("malloc_info.xml", "w");
+  malloc_info(0, minfo);
+  fclose(minfo);
+
+  return 0;
+}

lab4/null.c

@@ -0,0 +1,28 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <signal.h>
+
+#ifdef HANDLE_SIGSEGV
+void on_sigsegv() {
+  printf("SIGSEGV\nNull pointer dereference gives UB.\n");
+  exit(0);
+}
+#endif
+
+int main() {
+#ifdef HANDLE_SIGSEGV
+  struct sigaction action;
+  memset(&action, 0, sizeof(action));
+  action.sa_flags = SA_SIGINFO;
+  action.sa_sigaction = on_sigsegv;
+  sigaction(SIGSEGV, &action, NULL);
+#endif
+
+  // Dereference NULL
+  int *p = NULL;
+  //(*p)(); // Calling a function from 0x0, yay!
+  int a = *p;
+
+  return 0;
+}

lab4/task2.c

@@ -0,0 +1,35 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <string.h>
+#include <signal.h>
+
+void on_sigsegv() {
+  printf("SIGSEGV\nWrite access to `char* a = \"abc\"` gives UB.\n");
+  exit(0);
+}
+
+int main() {
+  struct sigaction action;
+  memset(&action, 0, sizeof(action));
+  action.sa_flags = SA_SIGINFO;
+  action.sa_sigaction = on_sigsegv;
+  sigaction(SIGSEGV, &action, NULL);
+
+  /* Assume name shorter than 20 chars. */
+  char name[20];
+  puts("Enter name: ");
+  scanf("%19s", name);
+  printf("Hello,  %s.\n\n\tNice to see you.\n", name);
+
+  puts("Enter name: ");
+  scanf("%19s", name);
+  printf("Hello,  %s.\n\n\tNice to see you.\n", name);
+
+  char *name1 = "Anna";
+  char a_letter = name1[0];
+  name1[0] = name1[3];
+  name1[3] = a_letter;
+  puts(name1);
+
+  return 0;
+}

lab4/task6.c

@@ -0,0 +1,9 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <sys/mman.h>
+
+int main() {
+  char *a = malloc(1024);
+
+  return 0;
+}

lab4/task7.c

@@ -0,0 +1,10 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <sys/mman.h>
+
+int main() {
+  int *data = malloc(100 * sizeof(int));
+  data[100] = 0;
+
+  return 0;
+}

lab4/task8.c

@@ -0,0 +1,12 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <sys/mman.h>
+
+int main() {
+  int *data = malloc(100 * sizeof(int));
+  free(data);
+
+  printf("%d\n", data[96]);
+
+  return 0;
+}