c-resource-mgmt

C言語の小ネタ集

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C言語における資源解放時の微妙な違い

必要な背景知識

必須

• C言語

余裕があれば

• cmake

資源解放時の微妙な違いのまとめ

以下の表の挙動は以下の環境のもの

  Linux 5.4.72-microsoft-standard-WSL2 #1 SMP Wed Oct 28 23:40:43 UTC 2020 x86_64
  cmake version 3.16.3
  gcc (Ubuntu 9.3.0-17ubuntu1~20.04) 9.3.0

function	double release (double free etc.)	null release	戻り値	Note
free()	NG	OK	無
fclose()	NG	NG	無	*3
close()	NG*1	NG*2	有	*3、*4

• NG: その状況を避けるプログラミングが必要
• OK: プログラミングによる対処は不要
• *1: 他のスレッドなどがたまたまオープンした file descriptor (以下fd)を close してしまう可能性があるため double close() はプログラミングにより回避しなければならない。
  • double close となっていないことを確認するか、close()後はfd=-1とし、fd==-1の場合には close() しないようにする。
  • open 状態にない fd を close すると戻り値が -1 、 errno が 9 (EBADF : Bad file descriptor) となる。そのため、通常は double close() はエラーになるが、close() された fd がたまたま他のスレッドなどによりオープンされ、それを close() した場合には、その時点ではエラーとならないため上記のような対応が必要。
  • shell から起動されるプロセス一つ当たりが open 可能な fd の数は ulimit -n コマンドで確認および設定可能。一般/特権ユーザが設定可能な上限は、それぞれ ulimit -Sn、ulimit -Hn コマンドで確認できる。
  • 起動プロセスのそれは cat /proc/${PID}/limits | grep "open file" で確認できる。
  • プロセスが使用している df は sudo ls -l /proc/${PID}/fd で確認できる。
• *2: close(0)は標準入力を close するため、標準入力を close することを意図していないなら行ってはならない。
• *3: TOCTOU race condition 攻撃を避けるために open() 後に fdopen() を行う場合、if (NULL == fdopen()) の場合は、その時点で close() でファイルを閉じる。それ以外は、ファイル操作が不要になった時点で fclose() のみを実行する（close()も自動的に実行される）。
  • fclose() と close() の両方を実行することは close() を2回実行することになるため不可。
• *4: close() の戻り値のチェックは行っておいた方がよい。特に write(2) が NFS やディスククォータが使用される環境において行われる場合。また、write(2)したデータが物理的に保存されることを保証する必要がある場合には fsync(2) も実行しておく(Linux Man Page CLOSE(3P) (和訳)より)

確認用コード

実行環境により挙動が異なる可能性があるため、実際の挙動を確認するためのコード集。

使い方

1. cmake のインストール
   • apt install cmake などで

2. build （cmake は省略可）

    cd src/build
    cmake ..
    make
   

3. 確認用コードの実行

    ../check_behavior.sh
   

チェックプログラムを追加した場合

1. CMakeLists.txt に add_executable(<binary_name_name>, <source_file_name>) を追加

Troubleshooting

cmake で以下のようなエラーが出る場合は rm ./CMakeCache.txt

CMake Error: The current CMakeCache.txt directory ...  is different than

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