Как устранить ошибки Valgrind для неинициализированных значений и неверных операций чтения в программе сканирования памяти Linux

В настоящее время я разрабатываю программу сканирования памяти для лабораторного задания, цель которой — прочитать и проанализировать карту памяти самого процесса, в частности, путем чтения из /proc/self/maps. Программа предназначена для анализа этого файла, определения читаемых областей памяти, а затем подсчета вхождений символа «А» в эти области. Эта функциональность реализована и работает корректно при обычном выполнении.

Однако когда я запускаю свою программу под Valgrind с параметрами --leak-check=full --track-origins=yes --error-exitcode=1 --show-leak-kinds=all --read-var-info=yes --malloc-fill=0xAA --free-fill=0xFF, она сообщает о множественных ошибках, связанных с неинициализированными значениями и недопустимыми чтениями памяти. В частности, Valgrind выводит предупреждения о том, что «Условный переход или перемещение зависит от неинициализированных значений» и «Недопустимое чтение размера 1», указывая на то, что моя программа может пытаться прочитать память за пределами выделенных областей или использовать неинициализированную память для принятия решений.

Интересно, что Valgrind также сообщает об отсутствии утечек памяти, что говорит о том, что проблема не в том, что память не освобождается, а в том, как осуществляется доступ к памяти и ее использование во время выполнения программы. Это несоответствие между нормальной работой программы без видимых проблем и сообщением Valgrind о серьезных ошибках вызывает недоумение.

Соответствующая часть вывода Valgrind включает предупреждения о необработанных кодах DW_OP_, которые могут указывать на более глубокую проблему, связанную с отладочной информацией или способом интерпретации адресов памяти. Кроме того, сообщение об ошибке «Адрес 0x4037000 составляет 0 байт после ограничения сегмента данных brk 0x4037000» предполагает попытку чтения памяти прямо на границе разрешенного значения, что соответствует недопустимым ошибкам чтения.

Учитывая эти подробности, я ищу рекомендации о том, как диагностировать и устранять ошибки, о которых сообщает Valgrind, в моей программе сканирования памяти. Мне особенно интересно понять, почему возникают эти неинициализированные значения и недопустимые чтения, и как изменить мою программу, чтобы устранить эти проблемы, сохранив при этом ее функциональность.

Вот мой код

/// @file    main.c

#include "parser.h"
#include "scanner.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    MemoryRegion *regions = NULL;
    int count = 0;
    if (parse_maps(&regions, &count) != 0) {
        fprintf(stderr, "Error parsing /proc/self/maps\n");
        return 1;
    }
    scan_memory(regions, count);
    free(regions); // Clean up
    return 0;
}


/// @file parser.c

#include "parser.h"
#include <assert.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int parse_maps(MemoryRegion **regions, int *count) {
    assert(regions != NULL);
    FILE *file = fopen("/proc/self/maps", "r");
    if (!file) {
        perror("Failed to open /proc/self/maps");
        return -1;
    }

    char line[496]; // buffer for reading lines
    *count = 0;
    int capacity = 12; // initial capacity
    *regions = calloc(capacity, sizeof(MemoryRegion));
    if (!*regions) {
        perror("Failed to allocate memory for regions");
        fclose(file);
        return -1;
    }
    // loop through each line in the file
    while (fgets(line, sizeof(line), file)) {
        MemoryRegion region; // temporary region to store the current line
        char *ptr = line;
        char *endptr;

        region.start_addr = strtoul(ptr, &endptr, 16); // parse the start address
        if (ptr == endptr) {
            continue;
        }
        ptr = endptr + 1; // skip the '-'

        region.end_addr = strtoul(ptr, &endptr, 16); // parse the end address
        if (ptr == endptr) {
            continue;
        }
        ptr = endptr + 1; // skip the space

        if (sscanf(ptr, "%4s", region.permissions) != 1) {
            continue;
        }

        if (strstr(line, "[vvar]")  || region.permissions[0] != 'r') {
            continue;
        }
        // check if needed to reallocate memory
        if (*count == capacity) {
            capacity *= 2;
            *regions = realloc(*regions, capacity * sizeof(MemoryRegion));
            if (!*regions) {
                perror("Failed to reallocate memory for regions");
                fclose(file);
                return -1;
            }
        }
        (*regions)[*count] = region; // store the region
        (*count)++;
    }
        fclose(file);
        return 0;
}

/// @file parser.h

#ifndef MEMSCAN_PARSER_H
#define MEMSCAN_PARSER_H
#include <stdio.h>

/// @brief MemoryRegion - struct to store memory region information
typedef struct {
    unsigned long start_addr;
    unsigned long end_addr;
    char permissions[5];
} MemoryRegion;

/// @brief parse_maps - parses /proc/self/maps and stores the memory regions
/// @param regions - pointer to an array of MemoryRegion structs
/// @param count - pointer to an integer to store the number of memory regions
/// @return - 0 on success, -1 on failure
int parse_maps(MemoryRegion **regions, int *count);








/// @file scanner.c

#include "scanner.h"
#include "parser.h"
#include <assert.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


int count_a_in_region(unsigned long start, unsigned long end) {
    int count = 0;
    // Ensure we do not attempt to read the end address
    for (char *ptr = (char *)(uintptr_t)start;
         ptr < (char *)(uintptr_t)end - 1; ptr++) {
        if (*ptr == 'A') {
            count++;
        }
    }
    return count;
}

void scan_memory(MemoryRegion *regions, int count) {
    assert(regions != NULL);
    for (int i = 0; i < count; i++) {
        MemoryRegion region = regions[i];
        assert(region.end_addr > region.start_addr); // ensure end is greater than start
        size_t size = region.end_addr - region.start_addr;
        int countA = 0;
        if (region.permissions[0] == 'r') {
            countA = count_a_in_region(region.start_addr, region.end_addr);
            if (countA == -1) {
                fprintf(stderr, "Error counting 'A' in region %d\n", i);
                continue;
            }
        }
        printf("%d: 0x%lx - 0x%lx %s Number of bytes read [%zu] Number of 'A' is [%d]\n", i, region.start_addr, region.end_addr, region.permissions, size, countA);
    }
}



/// @file scanner.h

#ifndef SCANNER_H
#define SCANNER_H
#include "parser.h"

/// @brief count_a_in_region - counts the number of 'A' characters in the specified memory region
/// @param start - the start address of the memory region
/// @param end - the end address of the memory region
/// @return - the number of 'A' characters in the region, or -1 on error
int count_a_in_region(unsigned long start, unsigned long end);

/// @brief scan_memory - scans the memory regions for the specified pattern
/// @param regions - pointer to an array of MemoryRegion structs
/// @param count - the number of memory regions
void scan_memory(MemoryRegion *regions, int count);

#endif //SCANNER_H

Я попробовал -1 в функции подсчета, когда я избавляюсь от подсчета букв, никаких ошибок valgrind