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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
Linguagem predominante
Python
Estrelas
77.2k
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36k
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Descrição

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

Guia de contribuição

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Primeiros passos

  1. Leia a issue inteira e depois o guia de contribuição do projeto.
  2. Comente na issue dizendo que vai assumir — evita que duas pessoas façam o mesmo trabalho.
  3. Faça um fork do repositório e trabalhe em uma branch.
  4. Abra um pull request que referencie o número da issue.

Direção de pesquisa

Reproduza o exemplo de bitfields de ctypes.Structure em x86 de 32 bits e inspecione o tratamento das unidades de armazenamento de bitfields descrito no relatório. Considera-se concluído quando o tamanho da estrutura compatível com GCC é preservado sem ler ou escrever memória além da estrutura que os contém.

Escrita pelo modelo de indexação a partir do texto da issue.

Avaliação

Stack de tecnologia
c, python
Domínio
backend
Tipo de issue
Bug
Dificuldade
4/5
Tempo estimado
3-5 dias
Status de atividade
Estagnada
Clareza
Precisa de esclarecimento
Facilidade para iniciantes
25/100

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