靜態(tài)下Java程序函數(shù)調(diào)用關(guān)系圖的框架實踐

摘 要：隨著計算機水平在不斷的提高，其應(yīng)用的領(lǐng)域也在逐漸的擴展，本文主要研究了JAVA程序，在函數(shù)之間的調(diào)用關(guān)系中，更好的研究程序理解，其中在函數(shù)之間中，它往往代表的是一種具體功能或者是問題求解的實現(xiàn)，最終構(gòu)建了函數(shù)調(diào)解圖，來促進程序的理解。本文研究了集中函數(shù)調(diào)用圖，針對其優(yōu)缺點，最終提出了一種函數(shù)調(diào)用圖的構(gòu)建方法。

關(guān)鍵詞：程序理解；函數(shù)調(diào)用圖；構(gòu)建

中圖分類號：TP311.10

在研究計算機程序中，基本上大型的程序都是通過對函數(shù)的組織和調(diào)用來實現(xiàn)整個程序的功能要求，這樣就需要函數(shù)之間的關(guān)系來分析，在采用函數(shù)調(diào)用圖中，它是一種靜態(tài)的對程序中的函數(shù)調(diào)用關(guān)系進行描述的方法，所以在函數(shù)調(diào)用關(guān)系圖中，函數(shù)用節(jié)點表示，函數(shù)之間的調(diào)用關(guān)系用邊表示，在研究調(diào)用圖中，能夠了解到程序之間的函數(shù)關(guān)系，來輔助理解程序的基本結(jié)構(gòu)以及功能的實現(xiàn)。

1 JAVA語言程序

程序語言設(shè)計中，受JAVA語言法則規(guī)定以及面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的多樣性，在編譯期間基本都不能確定出函數(shù)調(diào)用點中接受對象的類型，所以在該語言程序中函數(shù)調(diào)用圖中僅僅是通過大概的圖示來對運行的實際函數(shù)調(diào)用關(guān)系進行促進，以此對函數(shù)調(diào)用的效率進行提高，從而可以構(gòu)建出函數(shù)的調(diào)用圖，為實際的程序應(yīng)用提供了比較方便的調(diào)用關(guān)系，進一步提高了程序理解的應(yīng)用。

2 JAVA程序函數(shù)調(diào)用圖典型的實現(xiàn)方法

JAVA程序的函數(shù)調(diào)用圖的構(gòu)建中，其主要是運用三種典型的算法進行的，主要包括：類層次分析、快速類型分析以及獨立的方法和域可用類型集合分析。其中前兩種算法屬于流不敏感分析，這種分析的方法容易實現(xiàn)，并且算法的具體流程比較簡單，在調(diào)用圖中最終提出了XTA，進一步加強了程序的精度。其中具體的算法表現(xiàn)在：

2.1 類層次分析

首先類層次分析是由美國教授J.Deam提出的，在具體的算法程序中，是通過類層次圖得到的，一般情況下，程序中的個各類使用類層次圖中的節(jié)點來表示的，各元素間繼承關(guān)系則由具體的邊來表示。根據(jù)得到的類層次圖，在函數(shù)調(diào)用中如果對象的聲明類型屬于父類，那么其運行中就可能包括函數(shù)的父類及子類，那么對于某一個特定的函數(shù)調(diào)用而言，其算法中也就包含了父類及子類針對所有函數(shù)類型，這樣就總結(jié)了類層次類函數(shù)調(diào)用。

2.2 快速類型分析

快速類型分析，其采用的是RTA分析法，該方法是在類層次分析方法的基礎(chǔ)上進行完善而來的，主要思想是按照程序中的信息對接受對象進行進一步約減構(gòu)成的可能性集合，從而提高函數(shù)的可調(diào)用圖的效率。

2.3 XTA算法

相應(yīng)的XTA算法是通過快速類型分析改進得到，其選擇增量式方法進行分析，程序運用過程中，針對每一個聲明變量，及函數(shù)給定的類型，構(gòu)成集合，那么在每一個可用類型的集合中，涵蓋了函數(shù)中的對象類型、可達函數(shù)中的可用類型等，最終將被調(diào)用函數(shù)的形式的聲明類型、可用類型集合以及子類型集合的交集在函數(shù)的最后一部分進行應(yīng)用。但是在XTA算法中，當(dāng)被調(diào)用的函數(shù)出現(xiàn)返回類型時，那么返回值主要是添加在調(diào)用函數(shù)的可用類型集合中，從而構(gòu)建出可調(diào)用函數(shù)的集合。

3 一種XTA方法的改進算法

函數(shù)算法的類型非常多樣，在多種類型中，類型傳播作為一種只對對象類型進行關(guān)注的簡單數(shù)據(jù)流分析方式，包含了過程內(nèi)及過程中的類型傳播。在過程內(nèi)類型傳播分析中，指的是類型的傳播依靠函數(shù)內(nèi)從類型事件與調(diào)用函數(shù)點間的數(shù)據(jù)流分析，從而對函數(shù)調(diào)用中，接受對象類型集合的方式進行了有效的改善。在研究XTA方法中，去傳播過程內(nèi)的類型主要是對算法的設(shè)計進行具體的研究，具體的算法設(shè)計：

在對算法進行設(shè)計的過程中，可達函數(shù)集合用R表示，變量e的聲明類型采用的是StatemenType（e）表示，類t中所有子類集合采用sonTypes（t）表示，用StatiLookup（c，m）來表示類C中靜態(tài)查找是否聲明為m的函數(shù)，那么程序中函數(shù)M給定的集合用SM來表示，用SX表示對每一個域中X給定的一個特殊集合，這樣，M）表示的是返回類型，其參數(shù)的聲明類型是一個集合，但是對于可達函數(shù)M中的每一個實例化類型C給定的是一個特殊集合，最終得到了變量的集合。其主要的：

步驟1：從函數(shù)mainO開始，mainR.

步驟2：對于每一個函數(shù)M以及M中的每一個函數(shù)調(diào)用點e.mO，當(dāng)M中存在一系列賦值語句，這樣在類C的實例化語句中存在于M當(dāng)中，并且能夠通過程內(nèi)的類型傳播，其類C的實例化信息最終達到了e，并且屬于Rc。

步驟3：對于函數(shù)中M，其主要包括newC（這樣的實例化信息，將初始化SM為在可達函數(shù)M中實例化的對象類型分析。

步驟4：對于每一個函數(shù)M，在可用類型集合中，如果存在類CSonTypes，當(dāng)可用類型集合中包含目標函數(shù)的類，這樣對于該函數(shù)調(diào)用點中的接受對象來說。它主要是通過過程內(nèi)的類型傳播，最終將實例化的信息可達化，這樣就符合了目標函數(shù)的條件，直接的將其加入到可達函數(shù)的集合R中，這樣就能夠通過參數(shù)傳遞將調(diào)用函數(shù)的可用類型集合被可調(diào)用函數(shù)的形參聲明類型以及去子類型集合的交集最終傳遞給被調(diào)用函數(shù)，這樣將其作為子函數(shù)的子集。但是對于在調(diào)用函數(shù)中的實例化對象類型，它能夠同時的滿足被調(diào)用函數(shù)的可用類型集合。

步驟5：在函數(shù)M中，如果存在對域X的讀取，這樣就能夠表示X可能指向的對象類型集合是該可達函數(shù)類型集合的子集。

步驟6：函數(shù)M中，若存在對域X的寫入，則可達函數(shù)中寫入X，最終指向的對象類型集合包含X的聲明類型以及子類型集合，最終將該可達函數(shù)的可用類型集合的交集完全的表現(xiàn)出來。

算法的改進應(yīng)用中，首先是用類層次分析法，從main函數(shù)開始，根據(jù)類層次圖，最終得到可調(diào)用函數(shù)圖，在快速類型法的原理中，將其約減。另外在采用XTA分析法中，在main實例化中將其初始可用類型進行集合，這樣對于函數(shù)可調(diào)用點來說，在不受到可用類型集合構(gòu)成的影響下，將實例化函數(shù)有效的構(gòu)建，最后，在改進XTA方法中，由于需要將接受對象e的類型可達性，這就促使在XTA方法中，取得更好的效果。

4 結(jié)束語

通過研究類層分析、快速類型分析以及XTA改進分析法中，最終構(gòu)建了函數(shù)可調(diào)用圖的算法，這樣在類層次分析中將其作為基礎(chǔ)，最終通過分析對比，了解到：XTA方法是對快速類型分析法的有效改進，這樣在函數(shù)的算法要求中，能夠滿足實用性和程序擴展性的要求，并且加強了算法的精度。在靜態(tài)算法下采用JAVA程序函數(shù)可調(diào)用關(guān)系進一步提高了繪制函數(shù)調(diào)用圖的效率，構(gòu)建了有效的函數(shù)調(diào)用關(guān)系。

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作者單位：陜西省電子工業(yè)學(xué)校，陜西寶雞 721001