99、编译器优化验证与模型检查技术

编译器优化验证与模型检查技术

1. 基于等式的 LLVM 翻译验证器

1.1 背景与动机

编译器优化在软件开发中至关重要，它能让程序员以更高的抽象层次编写程序，同时避免性能损失。然而，确保编译器优化的正确性是一个挑战。翻译验证是提高编译器优化可靠性的一种技术，即在每次优化运行后，使用翻译验证器来验证优化后的程序是否与原始程序等价。

此前开发了一种名为等式饱和的技术和名为 Peggy 的工具，用于推理程序等价性，并证明了其在 Soot 编译器翻译验证中的有效性。受相关研究启发，将 Peggy 工具进行了更新，使其可用于 LLVM 编译器的翻译验证。

1.2 Peggy 工具更新

为了让 Peggy 能用于 LLVM 的翻译验证，开发了几个新的、特定于 LLVM 的组件：
- LLVM 前端 ：用于等式饱和引擎使用的中间表示。
- 新公理 ：用于引擎推理 LLVM 的加载、存储和调用操作。
- 更新的常量折叠器 ：考虑了 LLVM 运算符。

1.3 翻译验证示例

示例 1

以下是原始代码和优化代码：

// 原始代码
int f(p,t) {
    *p := t;
    *p := *p | (t & 4);
    return 0;
}

// 优化代码
int g(p,t) {
    *p := t | (t & 4);