为C语言开发类似Rust的借用检查器

《ACM Transactions on Embedded Computing Systems》：Towards a Rust-Like Borrow Checker for C

内存安全漏洞是C语言程序常见的安全隐患。本研究通过静态分析和多次源代码转换，将Rust编译器的中间表示层（MIR）借用检查器移植到C语言编译器前端，在不修改现有构建系统的情况下实现内存安全验证。实验表明原型能在CHStone和bzip2基准测试中正确检测所有权和别名规则违规，同时发现与C常见模式的不兼容问题，为后续改进提供方向。

　　

摘要

C语言中的内存安全问题是一系列漏洞的根源，这些漏洞可能危及程序的正确性或安全性。我们提出了一种通过复制Rust的中间表示层（MIR）借阅检查器（Borrow Checker）来解决内存安全问题的方法。我们的解决方案利用静态分析和连续的源代码到源代码的转换，在编译器之前进行这些操作，从而确保与现有构建系统的最大兼容性。这样我们就可以用较少的修改将rustc编译器的内存安全保障应用到C代码中，而无需完全重写C代码。在这项工作中，我们全面研究了Rust在确保内存安全方面的努力，并描述了C语言借阅检查器的理论基础，同时还开发了一个概念验证来展示其潜力。我们在CHStone和bzip2基准测试中对该原型进行了评估。该原型能够正确识别所有权规则和别名规则的违反情况，并揭示了这些规则与常见C语言模式之间的不兼容性问题，这些问题可以在未来的工作中得到解决。