一种基于抽象解释的C++安全缺陷检查工具的设计与实现的中期报告本报告介绍了一种基于抽象解释的C++安全缺陷检查工具的设计和实现的中期进展。1.研究背景现代软件系统往往依赖于C++语言编写。C++是一种广泛使用的编程语言，它提供了很多强大的特性，如指针、引用、多重继承等，并允许对内存直接进行访问和修改。这些特性为程序员提供了灵活和高效的开发方式，但同时也使C++程序易受攻击和错误的影响。安全问题已经成为现代软件系统的一个主要挑战。为了解决C++程序的安全问题，需要一种有效的安全检查工具。目前，已经有很多C++安全检查工具，如LLVM、Clang、GCC、Cpplint、Cppcheck等。这些工具通常使用静态代码分析和污点分析等技术进行扫描。但由于C++语言的复杂性和灵活性，这些工具往往难以找到所有的安全缺陷。为了提高C++安全检查的精度和效率，我们考虑采用抽象解释技术。抽象解释作为一种静态分析技术，在程序的抽象层次上分析程序的正确性。它可以对程序进行语义分析和验证，识别程序中的潜在错误，并提供高质量的警告信息。2.技术路线基于抽象解释的C++安全缺陷检查工具的技术路线如下：1)语法分析。将C++源代码转换为抽象语法树（AST）表示。2)抽象解释。采用符号执行等技术对程序进行抽象解释，产生程序的抽象状态。3)状态划分。将程序的抽象状态划分为安全状态和不安全状态。4)输出警告。对不安全状态生成警告信息。具体来说，我们采用LLVM框架中的Clang前端进行语法分析，将C++源代码转换为AST表示。然后，我们实现基于符号执行的抽象解释，维护程序的抽象状态信息。我们将状态表示为值范围和类型，其中值范围表示变量的取值范围，类型表示变量的数据类型。对于指针和数组等复杂类型，我们采用指针分析和污点分析等技术对其进行处理。在产生程序的抽象状态之后，我们将状态划分为安全状态和不安全状态。对于不安全状态，我们将生成相应的警告信息。3.中期进展在设计和实现基于抽象解释的C++安全缺陷检查工具的过程中，我们取得了以下中期进展：1)完成语法分析模块。我们使用Clang前端进行C++语法分析，将源代码转换为AST表示。2)实现符号执行模块。我们实现了基于符号执行的抽象解释，对程序进行抽象解释，并维护程序的抽象状态信息。3)完成指针分析模块。我们使用指针分析技术对程序中的指针进行抽象解释，并维护其抽象状态信息。4)完成值范围分析模块。我们使用值范围分析技术对程序中的变量的取值范围进行抽象解释，并维护其抽象状态信息。5)完成类型分析模块。我们采用静态类型分析技术对程序中的变量的数据类型进行抽象解释，并维护其抽象状态信息。6)实现状态划分和警告生成模块。我们完成将程序的抽象状态划分为安全状态和不安全状态，并对不安全状态生成相应的警告信息。4.下一步工作在未来的工作中，我们将进行以下工作：1)完善指针分析和污点分析技术，提高对指针和数组等复杂类型的处理能力。2)完善简化符号执行技术，提高处理速度和精度。3)进行更广泛的测试和评估，提高工具的实用性和可靠性。4)探索其他抽象解释技术在C++安全缺陷检查中的应用，如模型检查、符号化执行等。