ios平台上一個由字節對齊問題導致的crash

最近，我們負責開發的一個產品，一啟動就會Crash，但是我們自己在開發機上編譯出來的版本確又是正常的。DB不能工作了，很影響我們日常體驗開發中的版本，於是組織就派我來解決這個問題了。

    第一個猜測，因為最近公司RDM的證書快到期了，於是就懷疑是證書的問題，找了平台那邊的同學幫忙查看，確認證書是沒有問題。

不過平台那邊的編譯環境跟我們的開發環境有一點點版本的差異，於是有折騰平台那邊的同學幫忙升級環境。結果發現也不是環境的問題。

    很自然的就想到了 debug  和 release 版本的問題了，DB版本的都是release，而我們自己開發編譯到手機上的都是debug版本。把項目設置修改一下，編譯到真機，crash重現。【能重現的bug跑不掉。：）】

 

    找到了問題我就貼下相關的代碼。這里有個相當詭異的bug。

 1 Byte *bytes = (Byte*)[ipData bytes];  
 2  //讀取總的ip列表組數  
 3  Byte cIPGroupCount = bytes[0];  
 4    
 5  if (cIPGroupCount == 0)  
 6  {  
 7      return YES;  
 8  }  
 9    
10  int idx = sizeof(Byte);  
11  for (Byte groupIdx = 0; groupIdx < cIPGroupCount; ++groupIdx)  
12  {  
13      //先讀取一個short位的下發列表類型  
14      unsigned short type = NTOHS(*(unsigned short*)(bytes+idx));  
15      idx += sizeof(unsigned short);  
16        
17      //讀取當前ip列表組總列表的ip數  
18      Byte ipItemCount = (Byte)*(bytes + idx);  
19      idx += sizeof(Byte);  
20        
21      NSMutableArray *ips = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:ipItemCount];  
22      NSMutableArray *ports = [[NSMutableArray alloc] initWithCapacity:ipItemCount];  
23        
24      for (Byte itemIdx = 0; itemIdx < ipItemCount; itemIdx ++)  
25      {  
26          //讀取ip地址信息（IP 地址字段不需要轉換字節序）  
27          unsigned int ip = *(unsigned int*)(bytes + idx);  
28          idx += sizeof(unsigned int);  
29          [ips addObject:[NSNumber numberWithInt:ip]];  
30          //讀取端口信息  
31          unsigned int port = NTOHL(*(unsigned int*)(bytes + idx));  
32          idx += sizeof(unsigned int);  
33          [ports addObject:[NSNumber numberWithInt:port]];  
34      }  
35   }

   上面的代碼其實很簡單，就是解析一個2進制格式的數據。這段代碼運行也沒有問題，但是調整了下順序后，就導致了 release環境下的crash。 還是先貼代碼【只貼變化部分的代碼】。

 1   
 2   for (Byte itemIdx = 0; itemIdx < ipItemCount; itemIdx ++)  
 3    {  
 4       unsigned int ip = *(unsigned int*)(bytes + idx);  //這行代碼crash  
 5       idx += sizeof(unsigned int);  
 6       //讀取端口信息  
 7       unsigned int port = NTOHL(*(unsigned int*)(bytes + idx));  
 8       idx += sizeof(unsigned int);  
 9          
10        [ips addObject:[NSNumber numberWithInt:ip]];  
11        [ports addObject:[NSNumber numberWithInt:port]];  
12  }

把變化的部分加粗顯示了，相比上面的代碼，只是簡單的調換了下代碼執行的順序，沒有任何邏輯的修改。有注釋的那行代碼會crash，xcode給出的錯誤是字節對齊錯誤。很郁悶。后來寫代碼驗證了一下，請看下面的分析過程。

 

   整個數據解析部分分兩個循環，在循環最外面還有一個字節的讀取。於是數據的解析流程如下：

 

1.【1字節】【讀取一個字節的列表總數】   

---

   2.外循環開始

        【2字節】【讀取兩字節類型信息】

        【1字節】【讀取一字節的ip總數】

--------

         3.內循環開始

              *【4字節】【4字節ip地址】

             【4字節】【4字節端口號】

 

     當執行上述流程 1 + 2×1（外循環執行一次） + 3×1（內循環執行一次） 的時候，整個偏移量是 （1+2+1+4+4），是4的倍數。這里不管 3（內循環）執行多少次，整個偏移量都是4的倍數。

但是只要 2（外循環）執行次數超過一次，上述流程執行到標記了 “*” 的那一行的時候，偏移量就再也不是4的倍數了。這個時候 unsigned int ip = *(unsigned int*)(bytes + idx); 這行代碼在relase環境下就會crash。

 

   過程分析完了，我還有一個疑問沒有解開，為什么第一段代碼在同樣的數據下，確沒有Crash。我只能猜測是因為一行c的代碼間隔執行了一行oc的代碼。第2行代碼也許是編譯器優化導致的。如果對這個問題有研究的同學歡迎交流。

 

   最后給出我現在的解決方案，對於解析這種緊湊格式的2進制數據，在做數據類型轉換的時候，最好使用下面的代碼來處理，這樣就可以避免字節對齊的問題了。

1  //讀取ip地址信息（IP 地址字段不需要轉換字節序）  
2 unsigned int ip = 0;  
3 memcpy(&ip, bytes + idx, sizeof(unsigned int));  
4 idx += sizeof(unsigned int);  

很奇怪的一個問題，在進行強制數據類型轉換的時候，ios平台竟然要求內存字節對齊。而debug環境又不要求。如果兩次強制類型轉換用oc的代碼隔開，release執行又是正確的，所以再次懷疑是xocde在編譯的時候，編譯器優化導致的。

 

--------------- 后面的討論----------

   感謝 @springhu 指出錯誤，需要用memcpy，而不是memccpy【原來我一直理解錯了memccpy的用法】。

   跟springhu討論了半天，我們分別單獨寫了demo工程來模擬上面的case，結果發現在release環境下也並不會crash。問題只出現在我的工程里面。經過一些列的測試，發現這個詭異的問題只出在我的情景代碼里面，把解析部分單獨封裝個函數后，在應用里面調用也是不會出問題的。

     unsigned int ip = *(unsigned int*)(bytes + idx);  這種寫法理論上是沒有任何問題的，在應用里面使用的時候也不需要考慮字節對齊的問題，但是不怕一萬，就怕萬一啊。就怕編譯器好心干壞事。

 

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