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C++ 运行时检测工具
下面列出推荐使用的运行时检测工具，它们实用、可移植、易于使用，并且适用于多种发行版。
其他检测工具（例如 integer、memory、HWASan）未被列入，因为它们可能不够实用，
或者其实现在不同发行版 / 编译器等环境下可能不受支持，或给出不同的结果。
address: ASan — AddressSanitizer（-fsanitize=address）
用途： 在运行时检测内存安全缺陷。
- 越界读 / 写（堆 / 栈 / 全局内存）
- 释放后使用
- 重复释放 / 非法释放
- 某些返回后使用 / 作用域结束后使用的检测模式（取决于工具链）
典型用途：“快速找出导致崩溃 / 内存损坏的问题。”
典型检测结果
- 堆缓冲区溢出 / 下溢
- 栈缓冲区溢出 / 下溢
- 释放后使用
- 返回后使用 / 作用域结束后使用（取决于编译器选项）
- 重复释放、非法释放，以及某些分配器误用
工作原理（概念层面）
- 对加载 / 存储操作进行插桩，使用影子内存及分配区域周围标记为不可访问的红区，快速捕获越界访问和释放后使用。
注意事项
- 开销：通常中等（运行时间通常为原来的 1.5–3 倍，内存占用更高）。
- 不兼容性：实际使用中，ASan 和 TSan 无法组合使用于同一个二进制文件；应将它们视为独立的构建模式。
- 误报：很少见，但使用自定义分配器 / 底层技巧时，如果没有正确添加注解，可能会出现。
thread: TSan — ThreadSanitizer（-fsanitize=thread）
检测数据竞争及其他并发问题：
- 未同步的并发访问（至少有一个写操作）
- 报告发生竞争时的调用栈及同步上下文
典型用途：“验证线程安全性。” 注意：通常使用独立于 ASan 的构建运行。
用途： 检测数据竞争及某些其他并发缺陷。
典型检测结果
- 数据竞争（未同步的并发访问，至少有一个写操作）
- 互斥量 / 原子操作的误用模式（取决于运行时）
- 有时会出现与死锁相关的诊断信息，但其核心价值在于检测数据竞争。
工作原理
- 对内存访问和同步操作进行插桩，构建先行发生（happens-before）模型，并报告相互冲突的访问。
注意事项
- 开销：显著（运行时间通常为原来的 5–15 倍，内存开销很大）。
- 不兼容性：通常不与 ASan / LSan / UBSan 组合用于同一个构建；应使用专门的“tsan”配置。
- 要有效发挥作用，需要对大部分代码（理想情况下还包括关键的第三方库）进行 TSan 插桩构建。
undefined UBSan — UndefinedBehaviorSanitizer（-fsanitize=undefined 加上子检查项）
检测 C/C++ 中的未定义行为：
- 有符号整数溢出（启用相应检查时）
- 非法移位（移位量为负或过大）
- 未对齐访问
- 非法 vptr（某些模式下）、超出范围的枚举值等
典型用途：“捕获可能不会导致崩溃但确实有错的未定义行为。”
用途： 在运行时检测未定义行为（违反语言 / ABI 规则的行为）。
典型检测结果（示例）
- 有符号整数溢出（启用相应检查时）
- 非法移位（移位量为负或 ≥ 位宽）
- 未对齐的指针解引用
- 某些情况下的空指针问题（取决于选项）
- 非法枚举值、vptr 检查等（取决于编译标志）
工作原理
- 针对特定的未定义行为类别插入检查，并在运行时触发陷阱或报告问题。
注意事项
- “UBSan” 实际上是一套检查项；具体启用哪些检查取决于所用的编译标志。
- 在有意依赖“良性未定义行为”模式的代码库中，某些检查可能会产生较多噪声。
leak LSan — LeakSanitizer（-fsanitize=leak 或 ASan 的泄漏检测）
检测内存泄漏（程序结束时已不可达且未释放的已分配内存）。
典型用途：“防止长时间运行的服务 / 测试悄无声息地泄漏内存。” 在 Linux 上通常作为 ASan 的一部分使用。
用途： 检测内存泄漏（已分配但在程序结束时不可达的对象）。
典型检测结果
- 泄漏的堆内存
- 某些内存分配 API 产生的泄漏（能够拦截这些 API 时）
工作原理
- 在进程退出时（或按请求），从内存根扫描可达内存，并报告从未释放且不可达的已分配内存。
注意事项
- 当程序正常退出，且内存由可拦截的分配器分配时，泄漏检测最为可靠。
- 在 Linux 上通常作为 ASan 工作流的一部分使用；许多团队直接运行启用泄漏检测的 ASan 构建，而非单独构建“仅检测泄漏”的版本。