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ctypes.Structure: bitfield of underaligned type can cause read of unrelated memory

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extension-modules topic-ctypes type-bug
Lenguaje dominante
Python
Estrellas
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Descripción

Bug report

Bug description:

(This is an exotic edge case found by tests that are perhaps too stringent, but, we prefer issues over XXX comments in the code, so, here goes.)

A bitfield of an “underaligned” type (one whose alignment is smaller than its size) can cause the “storage unit” that ctypes uses for handling the bitfield to extend past the containing Structure.

For example, on 32-bit x86 architecture, where int64_t is 8 bytes long but only aligned to 4 bytes, we have:

>>> import ctypes
>>> class S(ctypes.Structure):
...     _fields_ = [('f', ctypes.c_int64, 1)]
>>> ctypes.sizeof(S)
4
>>> ctypes.sizeof(ctypes.c_int64)
8

This matches GCC struct layout:

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>

struct S {
    int64_t f: 1;
};

int main() {
    printf("%zd\n", sizeof(struct S));  // -> 4
}

ctypes handles bitfield reads/writes by reading the entire storage unit, masking/shifting, and (for writes) writing the entire unit back. So, in this case it can read/write memory that doesn't belong to the struct.

CPython versions tested on:

CPython main branch

Operating systems tested on:

Linux

Guía de contribución

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Primeros pasos

  1. Lee el issue completo y luego la guía de contribución del proyecto.
  2. Comenta en el issue que vas a ocuparte — evita que dos personas hagan lo mismo.
  3. Haz un fork del repositorio y trabaja en una rama.
  4. Abre un pull request que haga referencia al número del issue.

Línea de trabajo

Reproduce el ejemplo de campos de bits de ctypes.Structure en x86 de 32 bits e inspecciona el manejo de las unidades de almacenamiento de campos de bits descrito en el informe. Se considera terminado cuando se conserva el tamaño de estructura compatible con GCC sin leer ni escribir memoria más allá de la estructura contenedora.

Escrito por el modelo de indexación a partir del texto del issue.

Evaluación

Stack tecnológico
c, python
Área
backend
Tipo de issue
Error
Dificultad
4/5
Tiempo estimado
3-5 días
Estado de actividad
Estancado
Claridad
Necesita aclaración
Aptitud para principiantes
25/100

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