C++過程間分析的開題報告

Clang上的C/C++過程間分析的開題報告一、選題背景C/C++作為廣泛應用于系統(tǒng)軟件開發(fā)、游戲開發(fā)、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等領域的編程語言，其代碼流程復雜、難以維護、易發(fā)生錯誤的問題日益凸顯。而在大型項目開發(fā)中，不同模塊之間會存在很多的過程調用，這些調用關系會直接影響到程序的正確性和性能。因此進行過程間分析非常有必要，不僅可以幫助開發(fā)者發(fā)現(xiàn)程序中的潛在問題，而且還可以提高程序的優(yōu)化。隨著Clang的出現(xiàn)，通過對代碼進行分析和轉換，我們可以獲得更豐富的程序描述信息，進而實現(xiàn)對C/C++代碼進行更加深入的靜態(tài)分析。因此，本文選題基于Clang實現(xiàn)了對C/C++程序的過程間分析。二、選題目的本文旨在利用Clang實現(xiàn)對C/C++程序的過程間分析，實現(xiàn)以下目標：1.實現(xiàn)函數(shù)調用圖的構建：通過分析程序，獲取函數(shù)之間的調用關系，實現(xiàn)函數(shù)調用圖的構建。2.實現(xiàn)循環(huán)調用檢測：通過分析函數(shù)調用圖，檢測出循環(huán)調用的情況，并提供相應的建議和解決方案。3.實現(xiàn)函數(shù)調用的路徑跟蹤：通過分析函數(shù)調用圖，獲取函數(shù)調用的路徑，進而幫助開發(fā)者定位程序中的問題。三、研究內容1.函數(shù)調用圖的構建在編譯過程中，Clang會生成抽象語法樹（AST），它是描述源代碼語法結構的一種樹形結構?；诔橄笳Z法樹，我們可以獲取函數(shù)之間的調用關系。具體實現(xiàn)流程如下：（1）通過AST遍歷獲取所有函數(shù)節(jié)點（MethodDecl）；（2）遍歷每個函數(shù)節(jié)點的所有語句，提取所有函數(shù)調用表達式（CallExpr）；（3）根據(jù)函數(shù)調用表達式獲取被調用函數(shù)的節(jié)點，將調用者和被調用者之間建立調用邊。2.循環(huán)調用檢測函數(shù)調用圖是有向圖，因此循環(huán)調用可以被看做是一個環(huán)。對于給定的函數(shù)調用圖，我們需要檢測出其中的循環(huán)調用。具體實現(xiàn)流程如下：（1）遍歷函數(shù)調用圖的所有節(jié)點；（2）對每個節(jié)點進行深度優(yōu)先遍歷（DFS）；（3）在DFS過程中，記錄當前遍歷路徑上的所有節(jié)點；（4）如果在遍歷過程中，發(fā)現(xiàn)一個已經(jīng)訪問過的節(jié)點，則說明存在循環(huán)調用。3.函數(shù)調用路徑跟蹤在很多情況下，我們需要了解函數(shù)調用的路徑，進而幫助我們定位程序中的問題。因此，本文實現(xiàn)了函數(shù)調用路徑跟蹤模塊。具體實現(xiàn)流程如下：（1）選定一個起始節(jié)點和終止節(jié)點；（2）利用深度優(yōu)先遍歷算法，在函數(shù)調用圖中找到從起始節(jié)點到終止節(jié)點的所有路徑；（3）對于每條路徑，輸出詳細的調用信息，包括調用者、被調用者、調用行數(shù)等信息。四、研究方法本文采用的研究方法主要包括：1.基于Clang的AST遍歷：通過對Clang中AST的遍歷，實現(xiàn)對C/C++程序源代碼的分析。2.深度優(yōu)先遍歷算法：通過對函數(shù)調用圖的深度優(yōu)先遍歷，實現(xiàn)循環(huán)調用的檢測和函數(shù)調用路徑的跟蹤。3.開源庫：本文利用網(wǎng)絡上提供的開源庫，如libclang等，以提高開發(fā)效率。五、預期成果1.實現(xiàn)基于Clang的C/C++過程間分析工具：具有函數(shù)調用圖構建、循環(huán)調用檢測和函數(shù)調用路徑跟蹤等功能。2.提供實驗樣例：利用具有循環(huán)調用的C/C++程序，驗證C/C++過程間分析工具的有效性。六、工作計劃1.12月初至1月初：閱讀相關領域資料，確定研究方向和工作計劃。2.1月初至2月中旬：說服設備的開發(fā)，開始Clang的環(huán)境搭建、學習ClangAS