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2020-2021:teams:namespace:小型代码分析系统的实现方式 [CVBB ACM Team]

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2020-2021:teams:namespace:小型代码分析系统的实现方式

小型代码分析系统的实现方式

题目

一个程序中有 26 个对象,每个对象有 26 个成员指针变量。同时还有 26 个普通的指针变量。给定 n 条赋值语句,询问在以任意顺序执行每条语句无限多次的过程中,每个指针变量可能指向的对象集合。

指针分析(Pointer analysis)是静态程序分析的基本组成部分之一,它的目的是找出在程序执行过程中通过特定指针变量访问哪些对象。现在我们希望您对测试数据执行上下文无关指针分析。

一个程序包含26个用小写字母表示的对象,每个对象也有26个用小写字母表示的成员变量(又称字段,可能指向某些对象的指针)。同时,程序中有26个用大写字母指定的全局指针。

程序中有四种语句。我们使用[Variable]表示指针的名称,[Field]表示成员变量的名称,[Object]表示对象。

A = x分配:指针A可以指向对象x(即可以通过A访问x)

A = B转让:指针A可以指向通过B访问的每个对象

A.f = B贮存:对于通过A访问的每个对象o,o的成员变量f可以指向通过B访问的每个对象

A = B.f装载:对于通过B访问的每个对象o,A可以指向通过o的成员变量f访问的每个对象

上下文无关指针分析假设程序的语句将以任何顺序执行足够的次数。例如,在下面两个程序中,A和B都可以指向对象x和对象o,原因是在现实世界中,语句的确切执行顺序和执行时间很难预测。

A = o
A = x
B = A
 
B = A
A = x
A = o

现在,您需要对由N个语句组成的给定程序执行上下文无关指针分析,对于每个指针,输出它可以指向的对象。

输入的第一行包含一个整数N(1≤N≤200),表示程序中的语句数。等号“=”前后只有一个空格。

以下N行中的每一行都包含一个语句。

输出应该包含26行。

在第i行中,输出第i个指针的名称(第i个大写字母),后跟冒号“:”和空格,然后按字母顺序列出可通过该指针访问的对象。

样例

样例一:

5
B.f = A
C = B.f
C = x
A = o
B = o
 
A: o
B: o
C: ox
D: 
E: 
F: 
G: 
H: 
I: 
J: 
K: 
L: 
M: 
N: 
O: 
P: 
Q: 
R: 
S: 
T: 
U: 
V: 
W: 
X: 
Y: 
Z:

样例二:

4
A = o
B.f = A
C = B.f
C = g
 
A: o
B: 
C: g
D: 
E: 
F: 
G: 
H: 
I: 
J: 
K: 
L: 
M: 
N: 
O: 
P: 
Q: 
R: 
S: 
T: 
U: 
V: 
W: 
X: 
Y: 
Z:

样例三:

3
A = o
B = A
A = x
 
A: ox
B: ox
C: 
D: 
E: 
F: 
G: 
H: 
I: 
J: 
K: 
L: 
M: 
N: 
O: 
P: 
Q: 
R: 
S: 
T: 
U: 
V: 
W: 
X: 
Y: 
Z:

题解

直接暴力求解即可。本题难点可能只在于处理读入。

这里给出一个简单的暴力框架:令 pt(x) 为指针 x 可能指向的对象集合。

Let worklist be a set
For every allocation statement A = x:
    insert x into pt(A)
    If pt(A) has been changed, add A into worklist
While worklist is not empty:
    While worklist is not empty:
        select one element X from worklist
        delete X from worklist
        For every assignment statement like Y = X:
            merge pt(X) into pt(Y)
            If pt(Y) has been changed, add Y into worklist
    For every store statement Y.f = X:
        For every object o in pt(Y):
            merge pt(X) into pt(o.f)
    For every load statement Y = X.f:
        For every object o in pt(X):
            merge pt(o.f) into pt(Y)
            If pt(Y) has been changed, add Y into worklist

样例2是说,B没法指向任何对象,是空指针。

这题的重点是,要分清对象和指针:

所有的 a, b, c, d, e, f… z 都是对象,A, B, C, …, Z 和 A.a, A.b, …, A.z 和 o.a, o.b, o.c, …o.z 这些是指针。

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