Cppcheck静态分析工具的数据表示原理详解

Cppcheck静态分析工具的数据表示原理详解

cppcheck static analysis of C/C++ code 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/cpp/cppcheck

前言

Cppcheck作为一款开源的C/C++静态代码分析工具，其核心在于对源代码进行抽象和简化处理，以便更高效地检测潜在问题。本文将深入解析Cppcheck内部的数据表示机制，帮助开发者理解其工作原理，并为编写自定义规则打下基础。

Cppcheck数据表示概述

Cppcheck的数据表示专为静态分析而设计，具有以下显著特点：

1. 非通用性：专门优化用于代码缺陷检测，不适用于编译等其它用途
2. 简化处理：去除不影响分析的语法元素，保留核心逻辑结构
3. 语义抽象：将复杂语法转换为统一的标准形式

查看数据表示的方法

开发者可以通过两种方式查看Cppcheck的内部数据表示：

1. 使用--rule=.+参数

输出结果为单行紧凑格式：

int a ; int b ;

2. 使用--debug参数

输出保留原始代码的行号信息：

1: int a@1 ;
2: int b@2 ;

其中"@1"和"@2"是Cppcheck为变量分配的唯一ID，在编写正则表达式规则时可忽略这些ID。

数据简化机制详解

预处理阶段处理

Cppcheck会首先执行预处理操作：

• 移除所有注释
• 展开宏定义
• 处理#include指令

示例转换：

#define SIZE 123
char a[SIZE];

转换为：

char a [ 123 ] ;

类型定义处理

typedef会被简化处理：

typedef char s8;
s8 x;

转换为：

; char x ;

常量表达式计算

编译时可确定的表达式会被预先计算：

int a[10 + 4];

转换为：

int a [ 14 ] ;

变量声明处理

声明拆分

多变量声明会被拆分为单变量声明，初始化也被分离：

int *a=0, b=2;

转换为：

int * a ; a = 0 ; int b ; b = 2 ;

值传播优化

已知变量值会被传播优化：

void f() {
    int x = 0;
    x++;
    array[x + 2] = 0;
}

转换为：

1: void f ( )
2: {
3: ; ;
4: ;
5: array [ 3 ] = 0 ;
6: }

控制结构处理

强制添加花括号

所有if/for/while语句体都会添加花括号：

if (x)
    f1();

转换为：

if ( x ) { f1 ( ) ; }

消除else if结构

else if结构会被转换为嵌套的else+if：

if (x == 1) f1();
else if (x == 2) f2();

转换为：

if ( x == 1 ) { f1 ( ) ; }
else { if ( x == 2 ) { f2 ( ) ; } }

常量条件优化

已知结果的判断条件会被优化：

if (true) { f1(); }

转换为：

{ f1 ( ) ; }

if (false) { f1(); }

直接移除整个代码块。

条件表达式处理

赋值语句提取

条件中的赋值操作会被提取：

if ((x = f1()) == 12) { f2(); }

转换为：

x = f1 ( ) ; if ( x == 12 ) { f2 ( ) ; }

比较运算符统一化

比较方向会被统一：

if (x < 2);
if (2 > x);

都转换为：

if ( x < 2 ) { ; }

布尔条件简化

各种零值比较会被统一：

if (!x);
if (NULL == x);
if (x == 0);

都转换为：

if ( ! x ) { ; }

总结

Cppcheck通过这套精心设计的数据表示机制，实现了对C/C++代码的高效分析。理解这些转换规则对于：

1. 调试自定义规则
2. 理解分析结果
3. 优化代码结构

都具有重要意义。开发者可以利用这些知识编写更精确的检测规则，或更好地理解Cppcheck的输出结果。

cppcheck static analysis of C/C++ code 项目地址: https://gitcode.com/gh_mirrors/cpp/cppcheck