DSA算法运行示例

Explain DSA Algorithm Through A Simple Example Step By Step

关于DSA算法可参考：https://blog.youkuaiyun.com/wcventure/article/details/105061321

 

由于DSA论文中的例子省略了很多步骤，不利于理解，本文使用一个简单例子一步一步地运行一下DSA算法。让我们考虑如下例子，两个函数（addList和ProcessLists），两个不想交的List的实例（L1和L2）：

 

1. 首先，本文给出的图基本上只有以下四种元素。

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2. 过程内分析阶段会为每一个函数构建局部DS图。我们先给ProcessList函数建立局部DS图，将函数中的指针变量表示出来，为每个堆对象创建一个空的Node，例如L1指向List对象实例（每个Node都可能有很多个feild，但此时不知道List的具体数据结构，只能先认为List只有一个feild），tmp1指向Patient的对象实例。

 

3. 由于ProcessList函数调用了addList函数，每次函数调用我们都创建一个Call Node，下图紫色的节点就代表Call Node，fn代表被调用的函数，list和data是传递给被调用函数的参数，应该指向具体的对象实例。此时ProcessList函数的局部DS图已经构建完成。

 

4. 接下来考虑AddList函数的局部DS图，同理，为每个指针变量和堆对象创建节点。为了方便读者阅读，节点的颜色与代码中的颜色是对应的。但此时图还不完善，还需要考利用指针操作（对内存区域的读和写）的信息来完善局部DS图。

 

5. 从nlist->data = data这条语句中可以得知nlist->data指向data所指向的对象

 

6. 从list=list->next中，可以得知list指向list->next所指向的对象，需要为list->next所指向的对象建立新的node，此时DS图的构建如下所示。

 

7. 但是此时list变量有两个输出边，默认list所指向的对象类型一样，可以合并。合并后的结果如下图所示。

 

8. 从b->next=nlist中，可以得知b->next指向nlist所指向的对象，需要为b->next到nlist所指向的对象添加一条边，此时DS图的构建如下所示。

 

9. 注意到b->next节点的出度为2，默认b->next所指向的对象具有相同的类型，可以进行合并。

 

10. 合并后的结果如下图所示，表明list，b，nlist指向同一个对象。

 

11. 此时函数addList和ProcessLists的局部DS图都已经构建完成，接下来进行自底向上的分析阶段，即过程间分析阶段处理函数调用，获得上下文信息。

 

12. 由于函数ProcessList调用了将函数addList，为处理图中标黄的call node，需要将函数addList的DS图内嵌到函数ProcessList的DS图中，此阶段构造的DS图又称为BU图。

 

13. 将函数的参数连线到对应的node。此时list的出度为2，需要合并。

 

14. 由于在ProcessList的DS图中，并不知道List的feild，合并了List对象以后，完善了field信息，如下图所示。

 

15. 此时，data的出度为二，继续合并。

 

16. 函数addList (L2, tmp2)已经处理完毕，接下来处理addList (L1, tmp1)。同理。

 

17. 将函数调用解决后，ProcessLists的BU图如下所示，下一阶段是自顶向下的分析阶段，将函数的BU图内嵌到callee中，进一步改进上下文信息，跟自底向上阶段是类似的。就此例而言，最终的图就是BU图。此时已经证明了L1和L2是两个不想交的对象实例。

 

18. 下图为自顶向下阶段分析addList的过程，利用函数的参数的指向关系进一步完善Node的信息。实际上DSA算法在实现的时候做了一下优化，自顶向下阶段只分析特殊的函数，提高效率。

 

19. 由于该例子比较简单，但如果遇到递归函数怎么处理？实际上DSA做自底向下分析的时候不是在Call Graph上做的，而是需要对Call Graph分析强连通向量（Strongly Connected Components (SCCs)），基于SCC的逆序做函数的内嵌。如下图的(a)所示，BDEC为递归函数，BFEC的整体就作为SCC。但另一种情况是有间接调用的情况（如E->C），此时自底向上阶段的分析解决不了，自顶向下的分析结束后就能把BDEC这个SCC的完整DS图构建好了。