C/C++程序安全检查工具中数据流分析器的设计与实现

论文摘要

本文针对一个C/C++程序静态安全检查工具,设计与实现了其中的数据流分析器,该数据流分析器为安全检查工具收集安全检查时需要的数据流信息。本文首先阐述了数据流分析的基础理论,研究了传统的迭代数据流分析方法,在此基础上根据安全检查工具的实际需求,提出了一种基于控制流路径的数据流分析方法。其次,根据该方法设计与实现了一个数据流分析器,该数据流分析器以控制流图和抽象语法树为基础,搜索出控制流图中的控制流路径,沿着路径通过遍历抽象语法树以计算数据流信息；重点讨论了数据流分析器的整体工作流程、控制流路径的搜索以及数据流信息的计算。最后,本文讨论了一类具体的整型变量值分析的设计与实现,并利用其分析结果实现了数组越界检查。实验表明,该数据流分析方法是有效的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 程序分析和静态检查
• 1.1.2 静态安全检查相关工作
• 1.1.3 数据流分析相关工作
• 1.2 C/C++程序安全检查工具概述
• 1.3 本文工作及内容组织
• 1.3.1 本文的工作
• 1.3.2 本文的内容组织
• 第二章 相关工具技术和数据流分析基础
• 2.1 相关工具和技术
• 2.1.1 符号表
• 2.1.2 ANTLR和抽象语法树
• 2.1.3 控制流图
• 2.1.4 函数依赖分析
• 2.2 数据流分析技术
• 2.2.1 数据流分析概述
• 2.2.2 数据流方程
• 2.2.3 迭代数据流分析方法
• 2.3 本章小结
• 第三章 数据流分析器的设计与实现
• 3.1 整体数据流分析方案
• 3.1.1 控制流路径
• 3.1.2 基于控制流路径的数据流分析方法
• 3.1.3 本文的数据流分析方案
• 3.2 数据流分析器的整体设计
• 3.3 路径管理模块的设计与实现
• 3.3.1 路径管理模块中数据结构的设计
• 3.3.2 控制流路径搜索算法
• 3.4 数据流分析驱动模块的设计与实现
• 3.4.1 DataFlowAnalyzer类的设计
• 3.4.2 数据流分析驱动算法
• 3.5 AST遍历模块的设计与实现
• 3.5.1 抽象语法树遍历器的设计
• 3.5.2 利用AST遍历器计算数据流信息
• 3.6 数据流分析器的扩展
• 3.7 本章小结
• 第四章 整型变量值分析的设计与实现
• 4.1 别名分析概述
• 4.2 整型变量值分析概述
• 4.3 整型变量值信息存储结构的设计
• 4.4 整型变量值分析的实现
• 4.4.1 全局整型变量值信息收集
• 4.4.2 整型变量值信息传播
• 4.4.3 获取符号条目
• 4.4.4 表达式求值
• 4.4.5 整型变量值信息更新
• 4.4.6 跨过程整型变量值分析
• 4.4.7 猜测整型变量值
• 4.5 利用整型变量值信息进行数组越界检查
• 4.6 本章小结
• 第五章 实例分析
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献