Question

对于C（或C类）程序是否有任何“几乎可用”的静态分析工具可以自动推断循环终止，至少对于非常简单的程序？

我环顾四周，发现了一些研究文章，一些原型，甚至一些工具（例如Frama-C）试图从带注释的源代码推断一些终止属性，但我期待找到至少有一个简单的工具，你可以给它一个C程序，它会输出：loop #N terminates / does not terminate / unknown。

（我知道这在一般情况下是不可判定的，但对于某些类的循环，半算法是可能的。）

我也对那些适用于除C以外的命令式语言的工具感兴趣，例如Java。

编辑：只是我的问题的更新，我发现LoopFrog，建立在goto-cc之上，这似乎是我正在寻找的方向，但我仍然没有有时间真正了解其输出意味着什么。如果它是我的问题的答案，我会在这里发布更新。

Answer 1

我不知道您是否阅读过这两篇博文（1，2），但其中一篇是“简单” 您正在寻找的工具可以是一个脚本，它同时启动Frama-C的价值分析，作为一个普通的声音抽象解释器（能够推断出程序的结束是无法到达的）并且选择-obviously-terminates（在在哪种情况下，它可以推断程序的所有执行都终止）。在这两种情况下，您可能都希望使用超时。对于使用选项-obviously-terminates的分析，超时是强制性的，因为如果分析的程序本身不会终止，则分析无法终止。

根据我写的这些博文，您应该能够诊断出以下示例，并非所有这些示例都是微不足道的：

char x, y;

main()
{
  x = input();
  y = input();
  while (x>0 && y>0)
    {
      if (input() == 1)
    {
      x = x - 1;
      y = input();
    }
      else
    y = y - 1;
    }
}

终止

char x, y;

main()
{
  x = input();
  y = input();

  while (x>0 && y>0)
    {
      // Frama_C_dump_each();
      if (input())
        {
          x = x - 1;
          y = x;
        }
      else
        {
          x = y - 2;
          y = x + 1;
        }
    }
}

终止

char x;

main(){
  x = input();
  while (x > 0)
    {
      Frama_C_dump_each();
      if (x > 11)
        x = x - 12;
      else
        x = x + 1;
    }
}

终止

unsigned char u;

int main(){
  while (u * u != 17)
    {
      u = u + 1;
    }
  return u;
}

不会终止。

但是，这些示例中涉及的选项-obviously-terminates最初并不是为此用途而设计的（它更像是对某种程序进行分析的优化）。我没有意识到，在极少数情况下，当设置此选项时，分析可能会终止，而分析的程序本身不会终止。如果您愿意从源代码重新编译，可以通过在文件obviously_terminates中将变量true设置为false（而不是state_set.ml）来解决此问题。如果您有理由认为此脚本不是您正在寻找的解决方案，那么请不要理会：正如我所说，问题似乎很少见。我只是在尝试确定程序是否以更多competitive setting终止时才注意到它。

C中静态循环终止检测工具

1 个答案: