【C/C++】explicit_bzero

explicit_bzero

explicit_bzero 是一个为了解决 memset 在安全清除内存场景中可能被优化器移除的问题而设计的函数，广泛用于安全编程中，比如密码、密钥清除等。

Introduce

头文件

#include <string.h>

函数原型

void explicit_bzero(void *s, size_t n);

功能说明

将内存区域 s 开始的 n 个字节强制清零（写入 0），确保不会被编译器优化掉。

为什么不能用 memset？

当你写：

char key[32];
// ... 使用 key ...
memset(key, 0, sizeof(key));

有些编译器会发现 key 后面就不再使用，于是优化器会移除 memset 调用，导致密码/密钥未被真正擦除，造成信息泄露风险。

explicit_bzero 的实现避免了这一问题：

• 使用 volatile 指针或编译器 barrier；
• 或直接调用外部函数（编译器无法内联）；
• 保证操作不可优化，满足安全清除需求。

可用平台

用法示例

#include <string.h>

int main() {
    char secret[32] = "TopSecretPassword123!";

    // 使用 secret 做某些操作...

    // 清除 secret（防止泄露）
    explicit_bzero(secret, sizeof(secret));

    return 0;
}

📌 即使 secret 后续没有再用，这个清除也不会被优化掉！

与 bzero 区别？

Windows 等平台

Windows 没有 explicit_bzero，可以用：

#include <windows.h>
SecureZeroMemory(ptr, size);

或者自己写：

void secure_memzero(void* p, size_t len) {
    volatile unsigned char* vp = (volatile unsigned char*)p;
    while (len--) {
        *vp++ = 0;
    }
}

跨平台、安全、可靠的 explicit_bzero 封装实现

• Linux（glibc >= 2.25）使用系统 explicit_bzero
• macOS 使用 explicit_bzero 或 bzero
• Windows 使用 SecureZeroMemory
• 其他平台使用手动 volatile 写法

跨平台安全内存清除封装

#pragma once

#include <cstddef>  // for size_t

#if defined(_WIN32)
    #include <windows.h>
#elif defined(__has_include)
    #if __has_include(<string.h>)
        #include <string.h>
    #endif
#endif

namespace secure {

// 可移植 secure_memzero 封装
inline void memzero(void* ptr, size_t len) {
    if (!ptr || len == 0) return;

#if defined(_WIN32)
    // Windows 安全 API
    SecureZeroMemory(ptr, len);

#elif defined(__GLIBC__) && (__GLIBC__ > 2 || (__GLIBC__ == 2 && __GLIBC_MINOR__ >= 25))
    // glibc 2.25+ 提供 explicit_bzero
    explicit_bzero(ptr, len);

#elif defined(__APPLE__) || defined(__FreeBSD__) || defined(__OpenBSD__)
    // macOS / BSD 系统一般也有 explicit_bzero
    explicit_bzero(ptr, len);

#else
    // 手动 volatile 写法，防止优化器移除
    volatile unsigned char* p = reinterpret_cast<volatile unsigned char*>(ptr);
    while (len--) {
        *p++ = 0;
    }
#endif
}

} // namespace secure

使用方式

#include "secure_memzero.hpp"

int main() {
    char password[32] = "MySecretPassword";

    // ... 使用 password ...

    // 安全清除
    secure::memzero(password, sizeof(password));

    return 0;
}

测试建议

1. Release 模式下测试，确保 secure::memzero 不被优化掉。
2. 检查编译器汇编输出（例如 objdump -d）确保有写入指令。
3. 如在密码模块中使用，建议配合内存保护机制（如 mlock）以防 swap 泄露。

优点

总结