HWAddressSanitizer

Android NDK は、NDK r21 および Android 10（API レベル 29）以降で HWAddressSanitizer（HWASan）をサポートしています。HWASan は 64 ビットの Arm デバイスでのみ使用できます。

HWASan は ASan と似たメモリエラー検出ツールです。従来の ASan と比較した HWASan の特徴を次に示します。

CPU オーバーヘッドは同程度（～2 倍）
コードサイズオーバーヘッドは同程度（40～50%）
RAM オーバーヘッドは大幅に少ない（10～35%）

HWASan は ASan と同じ種類のバグを検出します。

スタックとヒープのバッファオーバーフロー / アンダーフロー
解放後のヒープ使用
スコープ外のスタック使用
二重解放 / ワイルド解放

さらに、HWASan は以下も検出します。

返却後のスタック使用

サンプルアプリ

サンプルアプリは、HWASan 用にビルドバリアントを構成する方法を示しています。

セットアップ

HWASan アプリを実行するは、Android の HWASan ビルドが必要です。サポートされている Pixel デバイスに、事前ビルド済みの HWASan イメージをフラッシュできます。ビルドは ci.android.com で入手できます。ここでは、正確なビルド（正方形）をクリックすると、[Flash Build] リンクが表示されます。そのためには、使用しているスマートフォンのコードネームを知る必要があります。

デバイスのビルドをフラッシュする

このフローは、最初にデバイスを検出した後、使用可能なビルドのみを表示します。したがって、flash.android.com に直接アクセスするほうが簡単な場合があります。以下の画像は、このツールの設定フローを示しています。

デバイスでデベロッパーモードを有効にし、USB ケーブルを使用してデバイスをパソコンに接続します。[Add new device] をクリックし、ダイアログからデバイスを選択して、[Connect] をクリックします。

フラッシュするデバイスを検出する接続するデバイスを選択する

デバイスが接続されたら、デバイスをクリックしてビルドを設定する必要があります。[Select a build ID] ボックスで aosp-master-with-phones-throttled ブランチを選択すると、接続したデバイス用の正しいイメージが自動的に選択されます。

フラッシュするデバイスを選択するフラッシュオプションを確認してデバイスをフラッシュする

[Install] をクリックしてデバイスをフラッシュします。

必要な設定の詳細については、Android Flash Tool のドキュメントをご覧ください。または、ソースから HWASan イメージをビルドすることもできます。その手順については、AOSP のドキュメントで確認してください。

構築

HWAddressSanitizer を使用してアプリのネイティブ（JNI）コードをビルドする手順は次のとおりです。

ndk-build

Application.mk ファイルに以下の行を追加します。

APP_STL := c++_shared # Or system, or none, but not c++_static.
APP_CFLAGS := -fsanitize=hwaddress -fno-omit-frame-pointer
APP_LDFLAGS := -fsanitize=hwaddress

CMake

モジュールの build.gradle ファイルに以下の行を追加します。

android {
    defaultConfig {
        externalNativeBuild {
            cmake {
                # Can also use system or none as ANDROID_STL, but not c++_static.
                arguments "-DANDROID_STL=c++_shared"
            }
        }
    }
}

CMakeLists.txt 内の各ターゲットごとに、以下のように指定します。

target_compile_options(${TARGET} PUBLIC -fsanitize=hwaddress -fno-omit-frame-pointer)
set_target_properties(${TARGET} PROPERTIES LINK_FLAGS -fsanitize=hwaddress)

実行

通常どおり、HWASan でビルドされた Android イメージでアプリを実行します。メモリエラーが検出されると、アプリは SIGABRT によりクラッシュし、詳細なメッセージを logcat に出力します。メッセージのコピーは /data/tombstones のファイル内にあり、次のように表示されます。

ERROR: HWAddressSanitizer: tag-mismatch on address 0x0042a0826510 at pc 0x007b24d90a0c
WRITE of size 1 at 0x0042a0826510 tags: 32/3d (ptr/mem) in thread T0
    #0 0x7b24d90a08  (/data/app/com.example.hellohwasan-eRpO2UhYylZaW0P_E0z7vA==/lib/arm64/libnative-lib.so+0x2a08)
    #1 0x7b8f1e4ccc  (/apex/com.android.art/lib64/libart.so+0x198ccc)
    #2 0x7b8f1db364  (/apex/com.android.art/lib64/libart.so+0x18f364)
    #3 0x7b8f2ad8d4  (/apex/com.android.art/lib64/libart.so+0x2618d4)

0x0042a0826510 is located 0 bytes to the right of 16-byte region [0x0042a0826500,0x0042a0826510)
allocated here:
    #0 0x7b92a322bc  (/apex/com.android.runtime/lib64/bionic/libclang_rt.hwasan-aarch64-android.so+0x212bc)
    #1 0x7b24d909e0  (/data/app/com.example.hellohwasan-eRpO2UhYylZaW0P_E0z7vA==/lib/arm64/libnative-lib.so+0x29e0)
    #2 0x7b8f1e4ccc  (/apex/com.android.art/lib64/libart.so+0x198ccc)

アプリ内のライブスレッドのリスト、隣接するメモリの割り当てのタグ、CPU レジスタ値など、追加のデバッグ情報がメッセージの後に続くこともあります。

HWASan エラーメッセージの詳細については、HWASan レポートについてをご覧ください。