FORTIFY

1. FORTIFY_SOURCE 的概念

FORTIFY_SOURCE 是 GCC / Clang 与 libc（glibc 或 fortify-headers）协作的安全机制，用于在 编译期（Compile-time） 和 运行期（Runtime） 检测以下典型风险：

• 缓冲区溢出（Buffer Overflow）
• 越界写（Out-of-bounds Write）
• 不安全字符串操作
• 错误的 memcpy/memmove 长度
• 危险格式化输出（sprintf）

FORTIFY 在编译阶段，会利用优化器（如 -O2）识别 目标缓冲区大小，并自动替换为安全的版本（如 __builtin___memcpy_chk）。

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2. 启用 FORTIFY_SOURCE

FORTIFY 依赖优化级别（必须 -O1 或更高），建议使用：

-D_FORTIFY_SOURCE=2 -O2

常用级别：

值	要求	意义
_FORTIFY_SOURCE=0	无	禁用加固
_FORTIFY_SOURCE=1	-O1 或更高	基本加固（运行期检查）
_FORTIFY_SOURCE=2	-O2 或更高	最高加固（编译期更严格）

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3. FORTIFY 的作用原理

1. 编译时介入
   • 条件：开启优化 (-O1/-O2) 并定义 _FORTIFY_SOURCE 宏。
   • 预处理器开始工作。
2. 函数替换
   • Glibc 头文件将不安全函数（如 strcpy）替换为安全版本（如 __strcpy_chk）。
3. 边界检查
   • 安全版本函数在执行前，会检查目标缓冲区大小是否足够。
4. 运行时处理
   • 检查通过：正常执行，性能损耗极低。
   • 检查失败：立即终止程序，抛出错误并生成核心转储。

4. 能加固的典型函数

字符串类

• strcpy, strncpy
• strcat, strncat
• strlen, stpcpy, strlcpy（不同 libc）

内存类

• memcpy, memmove, memset

I/O 相关

（取决于 libc）

• read, write
• pread, pwrite
• gets（禁止使用）

格式化输出类

• sprintf, vsprintf
• snprintf（附加检查）

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5.示例

#include <string.h>
#include <stdio.h>

void foo(char *input) {
    char buf[10];
    strcpy(buf, input); // 如果 input 长度超过 9，就会发生缓冲区溢出
    printf("%s\n", buf);
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc > 1) {
        foo(argv[1]);
    }
    return 0;
}

不使用 _FORTIFY_SOURCE 编译：

$ gcc main.c 
$ ./a.out  12
12
$ ./a.out  12345678910
12345678910
Segmentation fault (core dumped)
# 硬件/操作系统层面（CPU/MMU）错误

使用 _FORTIFY_SOURCE=2 编译

$ gcc -O2 -D_FORTIFY_SOURCE=2 main.c 
$ ./a.out 12
12
$ ./a.out 12345678910
*** buffer overflow detected ***: terminated
Aborted (core dumped)
# 软件/编译器层面（Glibc）错误

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6. FORTIFY_SOURCE 的常见局限

1. 必须依赖优化器，否则对象大小无法推导
2. 无法覆盖所有内存错误（UB、Use-after-free 等）
3. 检查仅限编译器能“看到”的目标缓冲区
4. 不适用于动态大小的结构（如 malloc 返回的指针没有静态大小信息）

可与以下手段结合：

• ASan（AddressSanitizer）
• UBSan（UndefinedBehaviorSanitizer）
• Stack Protector
• Stack Clash 防护

FORTIFY 是最轻量级的安全加固方式。