程序分析笔记整理：Pointer Analysis(指针分析): Context Sensitivity(上下文敏感)

上下文敏感是Java语言提升指针分析精度的最有效方法！

主要分为四部分：

1.为什么需要？对比不敏感区别？

2.怎么做？

3.算法；

4.框架算法-2的变种均可实现；

 

Motivating Example

 

可以在上图中看出，如果考虑上下文的话，此时x.get()返回的应该是1和2，而不应该是NAC(Not A Constant)，就如下图所示。

 

Context Sensitivity

 

什么是上下文以及上下文敏感(Context Sensitivty, CS)？

在动态运行时，一个方法被多次调用的时候会有不同的调用上下文（Calling Context），主要可以体现在每次调用时的参数不同、返回点也可能不同。

 

上下文敏感与不敏感（CI）的对比

Imprecision of Context Sensitivity：不同的上下文会导致不同的object的混合与传播，如果不做上下文敏感分析，会形成虚假的数据流；

CS对比CI来说开销更高，需要花费更多的时间；

CS的目的：区分不同情况下的数据流，来尽可能提升精度。

 

CS的策略（Rules）：

Oldest Rule：使用call-site chain: this method, caller, caller's caller…类似于把调用栈抽象了。

Clone-based CS：每一个方法和变量都会被clone一份出来，然后具体分析。

CS-Heap：

• OO-Program，比如Java是Heap Sensitive的；
• 所以为了提升精度，CS将会用到堆抽象上：意思就是Object也要加上context，通常在object被allocate的时候加；

为什么加CS Heap会有用呢？

 

如上图，x.f是CS的，不同的newX的context导致这个field会有不同，如果不考虑CS的话，还是会导致mixed的情况，如下图所示：

动态运行时，x1与x2应该指向不同的对象，但是如果用CI Heap的话，那么x1与x2会指向同一个对象o8，从而产生了虚假的数据流o2，注意这里是变量有上下文的，所以n1与n2会指向不同的对象；

 

上图是采用了CS Heap来对这个程序进行分析，对o8对象加一个context，消除了虚假的数据流。

CI+CS Heap并没有起到效果。

下面是一些记号：

注意这里field不需要C，因为它挂靠在某个Object上，只需要关注Object即可。

Select通过传入所在方法上下文、Callsite、CS的receive-object，调用方法的信息，然后来查找构造所需要的上下文。注意传参的时候只会传递给特定上下文（ct），比如这里的context 2与3，避免产生mixed，返回值的处理也是如此。

 

实现指针分析最关键的就是写这些Rules。