CLower: Detecting Compiler Pessimization Bugs through Redundant Memory Accesses

doi:10.1145/3798250

CLower: Detecting Compiler Pessimization Bugs through Redundant Memory Accesses

2026-04-01

0

PRE

AI

DOI：10.1145/3798250

原文求助

摘要

En 中文

编译器预期生成优化代码，但有时会引入悲观化（质量下降的冗余指令）。这些错误不仅导致性能开销，还通过引入意外的副作用（如冗余内存访问）扩大攻击面，而无需破坏编译正确性。现有错误检测方法既未针对此类安全敏感的悲观化设计，也难以有效识别。本文提出CLower，一种新颖的黑盒方法，通过冗余内存访问自动检测编译器悲观化。CLower的核心洞见是：与源代码相比，完全优化的二进制文件中任何额外的全局内存访问均指示悲观化。为可靠区分编译器引入的冗余与源代码级别的冗余，我们生成随机C程序，其中每个全局变量具有预定且可控的内存访问次数。CLower随后执行插桩后的二进制文件，验证编译过程中是否引入了多余访问。我们将CLower应用于GCC和LLVM，报告了23个独特错误（GCC 21个，Clang 2个），其中16个被确认为新的悲观化错误。我们的评估表明，CLower能准确检测多样化的、影响显著的悲观化错误，其中多数（75%）也体现在堆分配对象上，证明底层编译器缺陷具有普遍性，不限于全局内存。此外，我们识别出编译器优化与悲观化错误之间的系统性冲突，导致许多此类错误在编译器版本中保持隐藏。本研究揭示了编译器悲观化这一未充分探索领域，并提供实用工具以提升编译器质量。

Keyword:

Compiler Pessimization

Randomized Testing

CLower: Detecting Compiler Pessimization Bugs through Redundant Memory Accesses

摘要

期刊

机构

引用论文