Question

给出一个结构：

struct CryptoKey {
    std::vector<unsigned char> key;
    ~CryptoKey() { memset(key.data(),0,key.size()); }
};

编译器标题为以消除对memset的调用，因为这将节省时间，并且没有定义行为的程序可以区分。（假设析构函数返回后变量key将不复存在。）

然而，像这样的代码在加密应用程序中很有用，因为秘密存储在内存中的时间越少，攻击者提取它的机会就越少。（memset不提供安全性，但确实提供了“纵深防御”。）

我的问题是，哪些真正的编译器实际做消除了这样的memset调用（显然，启用了优化）？

Answer 1

也许最好说好的编译器会尝试消除memset调用，开发人员不应该依赖编译器实现的差异来避免这种优化。这些编译器通常具有无法优化的安全替代方案。

memset的安全版

C11引入了memset_s，其中一个特性是不会被优化出来的。

与memset不同，任何对memset_s函数的调用都应严格按照（5.1.2.3）中描述的抽象机的规则进行评估。也就是说，对memset_s函数的任何调用都应假定s和n指示的内存在将来可以访问，因此必须包含c指示的值。

Windows特定

在Windows上还有其他选择。 SecureZeroMemory或使用#pragma optimize pragma关闭优化。

常见的子表达式优化

加密安全存在一个更广泛的问题：出于优化原因，编译器有权复制缓冲区。归零可能不会删除所有副本，编译器可能已应用优化，将堆复制到堆栈以消除常见的子表达式。因此，除了避免优化归零之外，还应注意编译器没有插入额外的副本。

Answer 2

这里的优化器的问题是你的memset根本没有写给成员。是的，key将不复存在，但不是key.data。该内存将返回std::allocator。并且std::allocator很可能会读取相邻内存以确定key.data来自的内存块。典型的实现将这样的数据存储在分配的块的头部中，即在负的偏移处。标题不会更新以反映块是空闲的，或者将空闲块与其他空闲块合并。

这甚至可以内联，因此优化器会看到一个函数执行memset然后执行标头访问。期望优化器能够发现memset是无害的，这是不合理的。尽管如此，分配器可能会保留一个归零块池。

编译器是否在析构函数中优化memset？

2 个答案: