Detecting Vector Container Errors in C plus plus Programs via Abstract Interpretation

doi:10.1007/978-981-95-4213-0_7

2026-01-01

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DOI：10.1007/978-981-95-4213-0_7

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C++标准模板库（STL）中的向量容器因其灵活性和高效性而被广泛应用，但其元素访问和迭代器操作缺乏边界检查，可能导致内存安全问题，如缓冲区溢出和迭代器失效。现有静态分析工具在检测这些问题方面效果有限，原因在于未能充分考虑到C++向量容器的特性，例如迭代器与向量的联合使用以及向量的内存分配机制。为解决这些问题，本文提出了一种基于抽象解释的缺陷检测方法，该方法能够正式跟踪向量大小和迭代器状态，并识别非法操作。我们将该方法实现为一个名为IKOS4VecErr（基于IKOS）的工具，并在手工制作的基准测试和五个知名开源项目上进行了评估。实验结果表明，我们的工具在检测能力方面显著优于主流静态分析工具（包括IKOS、CSA、Infer和Cppcheck），证明了我们在识别C++向量相关缺陷方面的工作有效性。在手工制作的基准测试中，IKOS4VecErr成功检测出503个缺陷（共505个），而对比工具中表现最好的仅能检测出435个缺陷。在真实世界的开源项目中，我们发现16个此前未被检测到的向量相关错误（而对比工具中表现最好的仅发现4个缺陷）。

Keyword:

Abstract Interpretation

Static Analysis

C plus plus STL Vector

Memory Safety

Abstract Domain