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Kontrollflussanalysen

Kontrollflussanalysen umfassen Methoden zur Bestimmung, wie der Ablauf eines Programms durch Kontrollstrukturen wie Verzweigungen, Schleifen und Sprünge fließt. Ziel ist es, Informationen über alle möglichen Ausführungspfade zu gewinnen, um Optimierungen, Verifikationen oder Sicherheitsanalysen zu unterstützen. Typischerweise werden hierfür Kontrollflussgraphen verwendet, in denen Knoten Programmabschnitte darstellen und Kanten die möglichen Steuerpfade zwischen ihnen zeigen.

Technischer Hintergrund ist der Kontrollflussgraph (CFG), der als abstrakte Repräsentation der Steuerlogik dient. Auf Basis des

Die Analysen lösen typischerweise Gleichungssysteme über eine zugrunde liegende Halbdarstellung (Lattice). Transferfunktionen beschreiben, wie Informationen an

Anwendungsgebiete umfassen Compileroptimierung (z. B. Dead Code Elimination, Registerallokation), formale Verifikation, Programmiersicherheit und Fehlersuche. In sicherheitskritischen

CFG
werden
Dataflow-Analysen
durchgeführt,
die
als
forward-
oder
backward-Analysen
formuliert
sind:
Forward-Analysen
übertragen
Informationen
von
Startknoten,
backward-Analysen
von
Endknoten
zu
Startknoten.
Geläufige
Probleme
umfassen
Erreichbare
Definitionen,
Lebende
Variablen,
Konstantenpropagation
sowie
Bereichsabschätzungen
(Intervallanalyse).
jedem
Knoten
aktualisiert
werden.
Wegen
Zyklen
in
Schleifen
ist
oft
ein
Fixpunkt
notwendig;
hier
kommen
Worklist-Algorithmen
und
Konvergenztests
zum
Einsatz.
Abstraktionen
müssen
zwischen
Präzision
und
Effizienz
abwägen,
um
praktikable
Ergebnisse
zu
liefern.
Systemen
unterstützen
Kontrollflussanalysen
Run-Time-Kontrollmechanismen
wie
Control-Flow
Integrity
(CFI),
die
unzulässige
Sprünge
erkennen
sollen.
Herausforderungen
sind
Skalierbarkeit,
Präzision
bei
dynamischen
Sprachen
und
der
Umgang
mit
Alias-Effekten.