面向C-C++程序函數(shù)調(diào)用關(guān)系的靜態(tài)分析方法研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、函數(shù)調(diào)用關(guān)系反映了軟件系統(tǒng)中函數(shù)間的依賴關(guān)系,在程序的理解與分析、軟件的測(cè)試與維護(hù)、編譯優(yōu)化、過程間數(shù)據(jù)流分析等眾多軟件工程領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用。完整的函數(shù)調(diào)用關(guān)系可以更好地輔助程序驗(yàn)證和死鎖分析,提升驗(yàn)證和分析結(jié)果的完備性?,F(xiàn)有的靜態(tài)分析方法多數(shù)在程序編譯過程中獲得函數(shù)調(diào)用關(guān)系,但得到的結(jié)果只能對(duì)程序?qū)嶋H執(zhí)行時(shí)的函數(shù)調(diào)用作出近似表達(dá),無法得到程序中需要在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)確定的函數(shù)調(diào)用,影響了其分析結(jié)果的準(zhǔn)確性,例如通過函數(shù)指針實(shí)現(xiàn)的函數(shù)調(diào)

2、用,以及面向?qū)ο笳Z言中的虛函數(shù)調(diào)用等。
  針對(duì)上述問題,本文提出了一種基于控制流圖(Control Flow Graph,CFG)的函數(shù)調(diào)用關(guān)系靜態(tài)分析方法CR-CFG(Call Relations-CFG)。與已有靜態(tài)分析方法相比,CR-CFG能夠較為準(zhǔn)確地分析函數(shù)指針和虛函數(shù)調(diào)用。本文的主要工作如下:
  (1)代碼信息的靜態(tài)提取。利用本文實(shí)現(xiàn)的GCC插件靜態(tài)獲取源文件中的類型定義和函數(shù)CFG等信息,并將獲得的信息以格

3、式化形式存入文件中。依據(jù)可執(zhí)行文件名和make命令生成的信息,靜態(tài)獲取可執(zhí)行文件依賴的所有源文件和目標(biāo)文件的名稱和路徑,分析源文件和目標(biāo)文件對(duì)應(yīng)的類型和函數(shù)信息文件以及虛函數(shù)表文件,建立完整的類型和函數(shù)信息模型,并構(gòu)建函數(shù)分析路徑。
  (2)程序的模擬仿真。本文提出一種基于流敏感和上下文敏感的仿真算法,該算法依據(jù)已建立的信息模型,模擬程序執(zhí)行過程,靜態(tài)分析程序中每條分析路徑上的語句。在分析過程中針對(duì)C/C++程序中的特殊語法作出

4、相應(yīng)處理,如與函數(shù)指針相關(guān)變量的賦值、函數(shù)指針和虛函數(shù)調(diào)用的解析,以及模擬異常處理等。
  (3)繪制函數(shù)調(diào)用圖。基于仿真算法的分析結(jié)果,生成完整的函數(shù)調(diào)用關(guān)系,并利用Graphviz工具繪制函數(shù)調(diào)用圖。
  (4)通過具體程序?qū)嵗?yàn)證CR-CFG的正確性和完備性,并與現(xiàn)有的靜態(tài)分析工具進(jìn)行對(duì)比。同時(shí)為了驗(yàn)證程序的性能,對(duì)一些C/C++開源代碼進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的靜態(tài)分析方法CR-CFG可以較為準(zhǔn)確地分析

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