解析C ++和控制流

Question

有一个巨大的 C ++项目是使用CMake和gcc 4.2.3构建的。 该应用程序采用多个过程。

最终目标是列出所有可能写入日志文件的错误消息 。 信息和调试消息也被写入该文件。

我发现在一些main.cpp（文件从头开始）中，有一个catch表达式可以写入文件。 因此，我需要找到满足以下条件的throw表达式：

1. 抛出表达式中使用的某些错误类型之一（例如runtime_error，logic_error等）。
2. 位于main.cpp的catch和throw表达式之间的堆栈中没有其他catch 。 如果有捕获 ，它可能会附加其他信息（这很重要）并重新抛出。 此外，它可能会使用其他错误类型重新抛出，甚至会保持沉默。

该项目非常大，很难判断这部分代码是否会在此版本中执行。 一些内部版本使用某些库，而另一些则没有。

也许我对方法有误，但我认为解决方案是一个两步过程：

1. 解析编译器看到的所有C ++代码（以确保throw不在注释部分，不是宏等）。

2. 在已编译的树中找到所有throw表达式并模拟throw。 实际上，我在这里看到一个问题，因为可能确实涉及到条件，例如：

    string error_msg; enum Condition condition; switch(condition) { CONDITION1: error_msg = "sadasda"; break; CONDITION2: error_msg = "sadasds1111a"; break; CONDITION3: error_msg = "sasdasadasda"; break; default: error_msg = "sadasda"; break; } throw logic_error(error_msg); 

也许这都是错误的，应该采取不同的方法。 我很高兴看到您的建议。

Answer 1

至少可以说，编写C ++有效的解析器确实是一项艰巨的任务，而且可能不是到达所需位置的更快方法。

基本上，您想要的是为您的目的重用现有的解析器，这也不容易。 您需要研究各种编译器插件和静态分析工具。 例如， clang静态分析器似乎（相对！）很容易扩展。 也许更简单的方法是使用现有的静态C ++分析器（如lint ）并检测未捕获的异常。 然后，您修改主程序以停止捕获您感兴趣的异常，并查看未捕获的异常列表。 您远未完成，但是可以从那里开始工作。 C ++ lint不是免费软件，但是AFAIK免费替代软件（ cppcheck ，clang分析器）没有高级异常分析。 覆盖率可能也很有趣，因为它们具有用于编写扩展程序的脚本和/或SDK。

另一种方法是故意在您的异常对象中泄漏内存，任何好的静态分析器都将在创建异常对象的位置（例如，抛出站点，甚至您在其中添加信息的位置）找到泄漏源。例外。 我不知道这对您的代码是否现实，但是在这种设置下，我认为免费的分析器可以工作。

无论如何，祝您好运，使用大型代码库绝非易事;）

Answer 2

（回答问题很长时间后；对该问题的最新编辑使该问题对我可见）。

OP基本上是对的； 您需要对源代码进行编译器精确的解析，并且需要跟踪抛出序列以查看它们的作用。

如果确实如此，您需要对项目中涉及的所有编译单元进行准确的编译器解析，并且需要一次将所有这些都从一个编译单元导航到另一个编译单元以跟踪抛出。 这意味着使用常规的编译器前端不是正确的起点。 它们一次只能解析一个编译单元，因此您一次需要所有这些。

然后是关于“投掷”的追踪。 您需要的控制流程中的每个函数/方法中遵循方法中抛出，然后你需要跟踪在方法调用抛出。 对于后者，您需要一个准确的调用图。 标准的编译器可能会提供方法内的控制流，但不会计算全局调用图。

为了获得良好的调用图，您需要解析从foo到bar的显式调用，并且需要确定通过指针进行的间接调用，哪些方法/函数可能是该调用的目标，并且需要确定多态方法调用（间接调用的特殊情况）是同一件事。 因此，您需要一个指向分析器。

借助本地控制流程和准确的调用图，您现在可以找到每个初始投掷，并通过捕获链从投掷站点跟踪（“模拟”）它们，以查看它们是否最终到达了主要位置（或至少在到达记录功能）。 throw-catch-test-threrow易于跟踪。 您将在复杂的catch子句中遇到麻烦，该子句包含许多最终会重新抛出的逻辑，跟踪实际的重新抛出的异常甚至是重新抛出的异常。 欢迎来到静态分析和图灵焦油坑。

因此，实际上，您需要一种旨在完成这些事情以及可以完成这些事情的工具。

las，到目前为止，我还不知道有什么工具可以很好地完成所有这些工作，而且我会尽力跟踪此类情况。 （对于任何人可能想要的任何特定静态分析，通常都是如此）。 因此，问题就变成了，您将从何处获得可以自定义任务完成此任务的基础架构？

Clang可以提供一些这样的功能； 它肯定会解析并为C ++构建AST。 启动LLVM后，您将进行方法内控制流分析。 我认为Clang可以配置为解析多个编译单元，因此与使用编译器可以为您提供的功能相比，有了很大的进步。 我不知道Clang为进行点分析或建立调用图提供了什么。 您将必须填写，并构建用于“模拟”抛出的自定义代码。

我们用于程序分析和转换的DMS软件再造工具包可用于此目的。 DMS还可以以编译器准确的方式解析完整的C ++，并且DMS旨在同时解析/处理多个编译单元。

DMS确实会产生方法内控制流分析，并且具有方法内部的数据流分析。 我们目前没有针对C ++的指向分析，但DMS确实具有针对C的指向分析和调用图构造，可以将它们压入服务，并已在具有15,000（不是拼写错误）编译的应用程序上进行了测试一幅图像中的每个单元具有约50,000个功能，而间接调用则纠结于所有这些功能。 （如果Clang还没有这种机器，那么在开始的地方会有很大的不同）。 这样，您便可以在顶部构建投掷模拟。

考虑了所有这些之后，我想对Clang和/或DMS进行上述工作是很重要的。 如果您的应用程序少于一百万行，我希望您可以通过使用grep寻找throw子句并亲自遍历代码来更快地完成（如果不是更草率的话）。 你说你的申请很大。 没有具体数字很难说出这到底意味着什么。 这些工具在规模上确实能很好地发挥作用，但是当您的问题很小时，则不值得付出这些努力。 [有趣的是，随着工具的不断完善，“小”的界限会随着时间而变化]。