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      1      1.1  joerg //=== LLVMConventionsChecker.cpp - Check LLVM codebase conventions ---*- C++ -*-
      2      1.1  joerg //
      3      1.1  joerg // Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
      4      1.1  joerg // See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
      5      1.1  joerg // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
      6      1.1  joerg //
      7      1.1  joerg //===----------------------------------------------------------------------===//
      8      1.1  joerg //
      9      1.1  joerg // This defines LLVMConventionsChecker, a bunch of small little checks
     10      1.1  joerg // for checking specific coding conventions in the LLVM/Clang codebase.
     11      1.1  joerg //
     12      1.1  joerg //===----------------------------------------------------------------------===//
     13      1.1  joerg 
     14      1.1  joerg #include "clang/StaticAnalyzer/Checkers/BuiltinCheckerRegistration.h"
     15      1.1  joerg #include "clang/AST/DeclTemplate.h"
     16      1.1  joerg #include "clang/AST/StmtVisitor.h"
     17      1.1  joerg #include "clang/StaticAnalyzer/Core/BugReporter/BugReporter.h"
     18      1.1  joerg #include "clang/StaticAnalyzer/Core/Checker.h"
     19      1.1  joerg #include "llvm/ADT/SmallString.h"
     20      1.1  joerg #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
     21      1.1  joerg 
     22      1.1  joerg using namespace clang;
     23      1.1  joerg using namespace ento;
     24      1.1  joerg 
     25      1.1  joerg //===----------------------------------------------------------------------===//
     26      1.1  joerg // Generic type checking routines.
     27      1.1  joerg //===----------------------------------------------------------------------===//
     28      1.1  joerg 
     29      1.1  joerg static bool IsLLVMStringRef(QualType T) {
     30      1.1  joerg   const RecordType *RT = T->getAs<RecordType>();
     31      1.1  joerg   if (!RT)
     32      1.1  joerg     return false;
     33      1.1  joerg 
     34      1.1  joerg   return StringRef(QualType(RT, 0).getAsString()) == "class StringRef";
     35      1.1  joerg }
     36      1.1  joerg 
     37      1.1  joerg /// Check whether the declaration is semantically inside the top-level
     38      1.1  joerg /// namespace named by ns.
     39      1.1  joerg static bool InNamespace(const Decl *D, StringRef NS) {
     40      1.1  joerg   const NamespaceDecl *ND = dyn_cast<NamespaceDecl>(D->getDeclContext());
     41      1.1  joerg   if (!ND)
     42      1.1  joerg     return false;
     43      1.1  joerg   const IdentifierInfo *II = ND->getIdentifier();
     44      1.1  joerg   if (!II || !II->getName().equals(NS))
     45      1.1  joerg     return false;
     46      1.1  joerg   return isa<TranslationUnitDecl>(ND->getDeclContext());
     47      1.1  joerg }
     48      1.1  joerg 
     49      1.1  joerg static bool IsStdString(QualType T) {
     50      1.1  joerg   if (const ElaboratedType *QT = T->getAs<ElaboratedType>())
     51      1.1  joerg     T = QT->getNamedType();
     52      1.1  joerg 
     53      1.1  joerg   const TypedefType *TT = T->getAs<TypedefType>();
     54      1.1  joerg   if (!TT)
     55      1.1  joerg     return false;
     56      1.1  joerg 
     57      1.1  joerg   const TypedefNameDecl *TD = TT->getDecl();
     58      1.1  joerg 
     59      1.1  joerg   if (!TD->isInStdNamespace())
     60      1.1  joerg     return false;
     61      1.1  joerg 
     62      1.1  joerg   return TD->getName() == "string";
     63      1.1  joerg }
     64      1.1  joerg 
     65      1.1  joerg static bool IsClangType(const RecordDecl *RD) {
     66      1.1  joerg   return RD->getName() == "Type" && InNamespace(RD, "clang");
     67      1.1  joerg }
     68      1.1  joerg 
     69      1.1  joerg static bool IsClangDecl(const RecordDecl *RD) {
     70      1.1  joerg   return RD->getName() == "Decl" && InNamespace(RD, "clang");
     71      1.1  joerg }
     72      1.1  joerg 
     73      1.1  joerg static bool IsClangStmt(const RecordDecl *RD) {
     74      1.1  joerg   return RD->getName() == "Stmt" && InNamespace(RD, "clang");
     75      1.1  joerg }
     76      1.1  joerg 
     77      1.1  joerg static bool IsClangAttr(const RecordDecl *RD) {
     78      1.1  joerg   return RD->getName() == "Attr" && InNamespace(RD, "clang");
     79      1.1  joerg }
     80      1.1  joerg 
     81      1.1  joerg static bool IsStdVector(QualType T) {
     82      1.1  joerg   const TemplateSpecializationType *TS = T->getAs<TemplateSpecializationType>();
     83      1.1  joerg   if (!TS)
     84      1.1  joerg     return false;
     85      1.1  joerg 
     86      1.1  joerg   TemplateName TM = TS->getTemplateName();
     87      1.1  joerg   TemplateDecl *TD = TM.getAsTemplateDecl();
     88      1.1  joerg 
     89      1.1  joerg   if (!TD || !InNamespace(TD, "std"))
     90      1.1  joerg     return false;
     91      1.1  joerg 
     92      1.1  joerg   return TD->getName() == "vector";
     93      1.1  joerg }
     94      1.1  joerg 
     95      1.1  joerg static bool IsSmallVector(QualType T) {
     96      1.1  joerg   const TemplateSpecializationType *TS = T->getAs<TemplateSpecializationType>();
     97      1.1  joerg   if (!TS)
     98      1.1  joerg     return false;
     99      1.1  joerg 
    100      1.1  joerg   TemplateName TM = TS->getTemplateName();
    101      1.1  joerg   TemplateDecl *TD = TM.getAsTemplateDecl();
    102      1.1  joerg 
    103      1.1  joerg   if (!TD || !InNamespace(TD, "llvm"))
    104      1.1  joerg     return false;
    105      1.1  joerg 
    106      1.1  joerg   return TD->getName() == "SmallVector";
    107      1.1  joerg }
    108      1.1  joerg 
    109      1.1  joerg //===----------------------------------------------------------------------===//
    110      1.1  joerg // CHECK: a StringRef should not be bound to a temporary std::string whose
    111      1.1  joerg // lifetime is shorter than the StringRef's.
    112      1.1  joerg //===----------------------------------------------------------------------===//
    113      1.1  joerg 
    114      1.1  joerg namespace {
    115      1.1  joerg class StringRefCheckerVisitor : public StmtVisitor<StringRefCheckerVisitor> {
    116      1.1  joerg   const Decl *DeclWithIssue;
    117      1.1  joerg   BugReporter &BR;
    118      1.1  joerg   const CheckerBase *Checker;
    119      1.1  joerg 
    120      1.1  joerg public:
    121      1.1  joerg   StringRefCheckerVisitor(const Decl *declWithIssue, BugReporter &br,
    122      1.1  joerg                           const CheckerBase *checker)
    123      1.1  joerg       : DeclWithIssue(declWithIssue), BR(br), Checker(checker) {}
    124      1.1  joerg   void VisitChildren(Stmt *S) {
    125      1.1  joerg     for (Stmt *Child : S->children())
    126      1.1  joerg       if (Child)
    127      1.1  joerg         Visit(Child);
    128      1.1  joerg   }
    129      1.1  joerg   void VisitStmt(Stmt *S) { VisitChildren(S); }
    130      1.1  joerg   void VisitDeclStmt(DeclStmt *DS);
    131      1.1  joerg private:
    132      1.1  joerg   void VisitVarDecl(VarDecl *VD);
    133      1.1  joerg };
    134      1.1  joerg } // end anonymous namespace
    135      1.1  joerg 
    136      1.1  joerg static void CheckStringRefAssignedTemporary(const Decl *D, BugReporter &BR,
    137      1.1  joerg                                             const CheckerBase *Checker) {
    138      1.1  joerg   StringRefCheckerVisitor walker(D, BR, Checker);
    139      1.1  joerg   walker.Visit(D->getBody());
    140      1.1  joerg }
    141      1.1  joerg 
    142      1.1  joerg void StringRefCheckerVisitor::VisitDeclStmt(DeclStmt *S) {
    143      1.1  joerg   VisitChildren(S);
    144      1.1  joerg 
    145      1.1  joerg   for (auto *I : S->decls())
    146      1.1  joerg     if (VarDecl *VD = dyn_cast<VarDecl>(I))
    147      1.1  joerg       VisitVarDecl(VD);
    148      1.1  joerg }
    149      1.1  joerg 
    150      1.1  joerg void StringRefCheckerVisitor::VisitVarDecl(VarDecl *VD) {
    151      1.1  joerg   Expr *Init = VD->getInit();
    152      1.1  joerg   if (!Init)
    153      1.1  joerg     return;
    154      1.1  joerg 
    155      1.1  joerg   // Pattern match for:
    156      1.1  joerg   // StringRef x = call() (where call returns std::string)
    157      1.1  joerg   if (!IsLLVMStringRef(VD->getType()))
    158      1.1  joerg     return;
    159      1.1  joerg   ExprWithCleanups *Ex1 = dyn_cast<ExprWithCleanups>(Init);
    160      1.1  joerg   if (!Ex1)
    161      1.1  joerg     return;
    162      1.1  joerg   CXXConstructExpr *Ex2 = dyn_cast<CXXConstructExpr>(Ex1->getSubExpr());
    163      1.1  joerg   if (!Ex2 || Ex2->getNumArgs() != 1)
    164      1.1  joerg     return;
    165      1.1  joerg   ImplicitCastExpr *Ex3 = dyn_cast<ImplicitCastExpr>(Ex2->getArg(0));
    166      1.1  joerg   if (!Ex3)
    167      1.1  joerg     return;
    168      1.1  joerg   CXXConstructExpr *Ex4 = dyn_cast<CXXConstructExpr>(Ex3->getSubExpr());
    169      1.1  joerg   if (!Ex4 || Ex4->getNumArgs() != 1)
    170      1.1  joerg     return;
    171      1.1  joerg   ImplicitCastExpr *Ex5 = dyn_cast<ImplicitCastExpr>(Ex4->getArg(0));
    172      1.1  joerg   if (!Ex5)
    173      1.1  joerg     return;
    174      1.1  joerg   CXXBindTemporaryExpr *Ex6 = dyn_cast<CXXBindTemporaryExpr>(Ex5->getSubExpr());
    175      1.1  joerg   if (!Ex6 || !IsStdString(Ex6->getType()))
    176      1.1  joerg     return;
    177      1.1  joerg 
    178      1.1  joerg   // Okay, badness!  Report an error.
    179      1.1  joerg   const char *desc = "StringRef should not be bound to temporary "
    180      1.1  joerg                      "std::string that it outlives";
    181      1.1  joerg   PathDiagnosticLocation VDLoc =
    182      1.1  joerg     PathDiagnosticLocation::createBegin(VD, BR.getSourceManager());
    183      1.1  joerg   BR.EmitBasicReport(DeclWithIssue, Checker, desc, "LLVM Conventions", desc,
    184      1.1  joerg                      VDLoc, Init->getSourceRange());
    185      1.1  joerg }
    186      1.1  joerg 
    187      1.1  joerg //===----------------------------------------------------------------------===//
    188      1.1  joerg // CHECK: Clang AST nodes should not have fields that can allocate
    189      1.1  joerg //   memory.
    190      1.1  joerg //===----------------------------------------------------------------------===//
    191      1.1  joerg 
    192      1.1  joerg static bool AllocatesMemory(QualType T) {
    193      1.1  joerg   return IsStdVector(T) || IsStdString(T) || IsSmallVector(T);
    194      1.1  joerg }
    195      1.1  joerg 
    196      1.1  joerg // This type checking could be sped up via dynamic programming.
    197      1.1  joerg static bool IsPartOfAST(const CXXRecordDecl *R) {
    198      1.1  joerg   if (IsClangStmt(R) || IsClangType(R) || IsClangDecl(R) || IsClangAttr(R))
    199      1.1  joerg     return true;
    200      1.1  joerg 
    201      1.1  joerg   for (const auto &BS : R->bases()) {
    202      1.1  joerg     QualType T = BS.getType();
    203      1.1  joerg     if (const RecordType *baseT = T->getAs<RecordType>()) {
    204      1.1  joerg       CXXRecordDecl *baseD = cast<CXXRecordDecl>(baseT->getDecl());
    205      1.1  joerg       if (IsPartOfAST(baseD))
    206      1.1  joerg         return true;
    207      1.1  joerg     }
    208      1.1  joerg   }
    209      1.1  joerg 
    210      1.1  joerg   return false;
    211      1.1  joerg }
    212      1.1  joerg 
    213      1.1  joerg namespace {
    214      1.1  joerg class ASTFieldVisitor {
    215      1.1  joerg   SmallVector<FieldDecl*, 10> FieldChain;
    216      1.1  joerg   const CXXRecordDecl *Root;
    217      1.1  joerg   BugReporter &BR;
    218      1.1  joerg   const CheckerBase *Checker;
    219      1.1  joerg 
    220      1.1  joerg public:
    221      1.1  joerg   ASTFieldVisitor(const CXXRecordDecl *root, BugReporter &br,
    222      1.1  joerg                   const CheckerBase *checker)
    223      1.1  joerg       : Root(root), BR(br), Checker(checker) {}
    224      1.1  joerg 
    225      1.1  joerg   void Visit(FieldDecl *D);
    226      1.1  joerg   void ReportError(QualType T);
    227      1.1  joerg };
    228      1.1  joerg } // end anonymous namespace
    229      1.1  joerg 
    230      1.1  joerg static void CheckASTMemory(const CXXRecordDecl *R, BugReporter &BR,
    231      1.1  joerg                            const CheckerBase *Checker) {
    232      1.1  joerg   if (!IsPartOfAST(R))
    233      1.1  joerg     return;
    234      1.1  joerg 
    235      1.1  joerg   for (auto *I : R->fields()) {
    236      1.1  joerg     ASTFieldVisitor walker(R, BR, Checker);
    237      1.1  joerg     walker.Visit(I);
    238      1.1  joerg   }
    239      1.1  joerg }
    240      1.1  joerg 
    241      1.1  joerg void ASTFieldVisitor::Visit(FieldDecl *D) {
    242      1.1  joerg   FieldChain.push_back(D);
    243      1.1  joerg 
    244      1.1  joerg   QualType T = D->getType();
    245      1.1  joerg 
    246      1.1  joerg   if (AllocatesMemory(T))
    247      1.1  joerg     ReportError(T);
    248      1.1  joerg 
    249      1.1  joerg   if (const RecordType *RT = T->getAs<RecordType>()) {
    250      1.1  joerg     const RecordDecl *RD = RT->getDecl()->getDefinition();
    251      1.1  joerg     for (auto *I : RD->fields())
    252      1.1  joerg       Visit(I);
    253      1.1  joerg   }
    254      1.1  joerg 
    255      1.1  joerg   FieldChain.pop_back();
    256      1.1  joerg }
    257      1.1  joerg 
    258      1.1  joerg void ASTFieldVisitor::ReportError(QualType T) {
    259      1.1  joerg   SmallString<1024> buf;
    260      1.1  joerg   llvm::raw_svector_ostream os(buf);
    261      1.1  joerg 
    262      1.1  joerg   os << "AST class '" << Root->getName() << "' has a field '"
    263      1.1  joerg      << FieldChain.front()->getName() << "' that allocates heap memory";
    264      1.1  joerg   if (FieldChain.size() > 1) {
    265      1.1  joerg     os << " via the following chain: ";
    266      1.1  joerg     bool isFirst = true;
    267      1.1  joerg     for (SmallVectorImpl<FieldDecl*>::iterator I=FieldChain.begin(),
    268      1.1  joerg          E=FieldChain.end(); I!=E; ++I) {
    269      1.1  joerg       if (!isFirst)
    270      1.1  joerg         os << '.';
    271      1.1  joerg       else
    272      1.1  joerg         isFirst = false;
    273      1.1  joerg       os << (*I)->getName();
    274      1.1  joerg     }
    275      1.1  joerg   }
    276      1.1  joerg   os << " (type " << FieldChain.back()->getType().getAsString() << ")";
    277      1.1  joerg 
    278      1.1  joerg   // Note that this will fire for every translation unit that uses this
    279      1.1  joerg   // class.  This is suboptimal, but at least scan-build will merge
    280      1.1  joerg   // duplicate HTML reports.  In the future we need a unified way of merging
    281      1.1  joerg   // duplicate reports across translation units.  For C++ classes we cannot
    282      1.1  joerg   // just report warnings when we see an out-of-line method definition for a
    283      1.1  joerg   // class, as that heuristic doesn't always work (the complete definition of
    284      1.1  joerg   // the class may be in the header file, for example).
    285      1.1  joerg   PathDiagnosticLocation L = PathDiagnosticLocation::createBegin(
    286      1.1  joerg                                FieldChain.front(), BR.getSourceManager());
    287      1.1  joerg   BR.EmitBasicReport(Root, Checker, "AST node allocates heap memory",
    288      1.1  joerg                      "LLVM Conventions", os.str(), L);
    289      1.1  joerg }
    290      1.1  joerg 
    291      1.1  joerg //===----------------------------------------------------------------------===//
    292      1.1  joerg // LLVMConventionsChecker
    293      1.1  joerg //===----------------------------------------------------------------------===//
    294      1.1  joerg 
    295      1.1  joerg namespace {
    296      1.1  joerg class LLVMConventionsChecker : public Checker<
    297      1.1  joerg                                                 check::ASTDecl<CXXRecordDecl>,
    298      1.1  joerg                                                 check::ASTCodeBody > {
    299      1.1  joerg public:
    300      1.1  joerg   void checkASTDecl(const CXXRecordDecl *R, AnalysisManager& mgr,
    301      1.1  joerg                     BugReporter &BR) const {
    302      1.1  joerg     if (R->isCompleteDefinition())
    303      1.1  joerg       CheckASTMemory(R, BR, this);
    304      1.1  joerg   }
    305      1.1  joerg 
    306      1.1  joerg   void checkASTCodeBody(const Decl *D, AnalysisManager& mgr,
    307      1.1  joerg                         BugReporter &BR) const {
    308      1.1  joerg     CheckStringRefAssignedTemporary(D, BR, this);
    309      1.1  joerg   }
    310      1.1  joerg };
    311      1.1  joerg }
    312      1.1  joerg 
    313      1.1  joerg void ento::registerLLVMConventionsChecker(CheckerManager &mgr) {
    314      1.1  joerg   mgr.registerChecker<LLVMConventionsChecker>();
    315      1.1  joerg }
    316      1.1  joerg 
    317  1.1.1.2  joerg bool ento::shouldRegisterLLVMConventionsChecker(const CheckerManager &mgr) {
    318      1.1  joerg   return true;
    319      1.1  joerg }
    320