【課程筆記】南大軟件分析課程2——IR

目錄:

  1. 編譯器和靜態(tài)分析的關(guān)系

  2. AST vs IR

  3. IR:3-地址代碼(3AC)

  4. 實際靜態(tài)分析器的3AC—Soot(Java)

  5. SSA-靜態(tài)單賦值

  6. 基本塊(BB)

  7. 控制流圖(CFG)

1.編譯器和靜態(tài)分析的關(guān)系

源碼->(Scanner - 詞法Lexical分析-Regular Expression)->(Parser- 語法Syntax分析-Context-Free Grammar)细疚, 生成AST ->(Type Checker - 語義Semantic分析 - Attribute Grammar),生成 Decorated AST -> Translator,生成IR疯兼,進行靜態(tài)分析 -> Code Generator

1-1-編譯器原理.png

2.AST vs IR

AST :高級余掖,更接近于語法結(jié)構(gòu),依賴于語言種類绢淀,適用于快速類型檢查出刷,缺少控制流信息

IR:低級,更接近于機器碼姨裸,不依賴語言種類秧倾,壓縮且簡潔,包含控制流信息傀缩。是靜態(tài)分析的基礎

1-2-AST&IR.png

3.IR:3-地址代碼(3AC)

// 最多1個操作符
a+b+3  ->  t1 = a+b
                 t2 = t1+3
Address:
    Name:a那先、b
    Constant: 3
    編譯器的臨時變量:t1、t2
1-3-常用3地址碼.png

4.實際靜態(tài)分析器的3AC—Soot(Java)

Soot-常用的Java靜態(tài)分析框架

// java IR(Jimple)基本知識
invokespecial:call constructor, call superclass methods, call private methods
invokevirtual: instance methods call (virtual dispatch)
invokeinterface: cannot optimization, checking interface implementation
invokestation:call static methods

Java 7: invokedynamic -> Java static typing, dynamic language runs on JVM

method signature: class name, return type, method name(parameter1 type, parameter2 type)

5.SSA-靜態(tài)單賦值

定義:給每一個定義變量一個新的名字赡艰,傳遞到接下來的使用當中售淡,每個變量有1個定義(賦值的目標變量)。

1-4-SSA.png

優(yōu)點:唯一的變量名可以間接體現(xiàn)程序流信息慷垮,簡化分析過程揖闸;清楚的Define-Use信息。

缺點:引入很多變量和phi-function料身;轉(zhuǎn)換為機器碼時效率變低(引入很多拷貝操作)汤纸。

6.基本塊(BB)

定義:只有1個開頭入口和1個結(jié)尾出口的最長3-地址指令序列。

識別基本塊的算法:首先確定入口指令芹血,第一條指令是入口贮泞;任何跳轉(zhuǎn)指令的目標地址是入口;任何跟在跳轉(zhuǎn)指令之后的指令是入口祟牲。然后構(gòu)造基本塊隙畜,任何基本塊包含1個入口指令和其接下來的指令。

我的想法:對于下1條指令说贝,若該指令不是入口议惰,則可以加入;若該指令有多個出口乡恕,則停止加入言询,否則繼續(xù)判斷下一條指令。

1-5-基本塊算法.png

7.控制流圖(CFG)

控制流邊:基本塊A的結(jié)尾有跳轉(zhuǎn)指令跳轉(zhuǎn)到基本塊B傲宜;原始指令序列中运杭,B緊跟著A,且A的結(jié)尾不是無條件跳轉(zhuǎn)函卒。

1-6-控制流邊.png

添加Entry / Exit:沒有塊跳轉(zhuǎn)到該塊 / 沒有跳轉(zhuǎn)到其他塊辆憔。

參考:

南大課件

南大視頻課程

北大課件

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