contrib/llvm/tools/clang/include/clang/StaticAnalyzer/Core/PathSensitive/SValBuilder.h

   1 // SValBuilder.h - Construction of SVals from evaluating expressions -*- C++ -*-
   2 //
   3 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
   4 //
   5 // This file is distributed under the University of Illinois Open Source
   6 // License. See LICENSE.TXT for details.
   7 //
   8 //===----------------------------------------------------------------------===//
   9 //
  10 //  This file defines SValBuilder, a class that defines the interface for
  11 //  "symbolical evaluators" which construct an SVal from an expression.
  12 //
  13 //===----------------------------------------------------------------------===//
  14
  15 #ifndef LLVM_CLANG_STATICANALYZER_CORE_PATHSENSITIVE_SVALBUILDER_H
  16 #define LLVM_CLANG_STATICANALYZER_CORE_PATHSENSITIVE_SVALBUILDER_H
  17
  18 #include "clang/AST/ASTContext.h"
  19 #include "clang/AST/Expr.h"
  20 #include "clang/AST/ExprObjC.h"
  21 #include "clang/StaticAnalyzer/Core/PathSensitive/BasicValueFactory.h"
  22 #include "clang/StaticAnalyzer/Core/PathSensitive/MemRegion.h"
  23 #include "clang/StaticAnalyzer/Core/PathSensitive/SVals.h"
  24 #include "clang/StaticAnalyzer/Core/PathSensitive/SymbolManager.h"
  25
  26 namespace clang {
  27
  28 class CXXBoolLiteralExpr;
  29
  30 namespace ento {
  31
  32 class SValBuilder {
  33   virtual void anchor();
  34 protected:
  35   ASTContext &Context;
  36
  37   /// Manager of APSInt values.
  38   BasicValueFactory BasicVals;
  39
  40   /// Manages the creation of symbols.
  41   SymbolManager SymMgr;
  42
  43   /// Manages the creation of memory regions.
  44   MemRegionManager MemMgr;
  45
  46   ProgramStateManager &StateMgr;
  47
  48   /// The scalar type to use for array indices.
  49   const QualType ArrayIndexTy;
  50
  51   /// The width of the scalar type used for array indices.
  52   const unsigned ArrayIndexWidth;
  53
  54   virtual SVal evalCastFromNonLoc(NonLoc val, QualType castTy) = 0;
  55   virtual SVal evalCastFromLoc(Loc val, QualType castTy) = 0;
  56
  57 public:
  58   // FIXME: Make these protected again once RegionStoreManager correctly
  59   // handles loads from different bound value types.
  60   virtual SVal dispatchCast(SVal val, QualType castTy) = 0;
  61
  62 public:
  63   SValBuilder(llvm::BumpPtrAllocator &alloc, ASTContext &context,
  64               ProgramStateManager &stateMgr)
  65     : Context(context), BasicVals(context, alloc),
  66       SymMgr(context, BasicVals, alloc),
  67       MemMgr(context, alloc),
  68       StateMgr(stateMgr),
  69       ArrayIndexTy(context.LongLongTy),
  70       ArrayIndexWidth(context.getTypeSize(ArrayIndexTy)) {}
  71
  72   virtual ~SValBuilder() {}
  73
  74   bool haveSameType(const SymExpr *Sym1, const SymExpr *Sym2) {
  75     return haveSameType(Sym1->getType(), Sym2->getType());
  76   }
  77
  78   bool haveSameType(QualType Ty1, QualType Ty2) {
  79     // FIXME: Remove the second disjunct when we support symbolic
  80     // truncation/extension.
  81     return (Context.getCanonicalType(Ty1) == Context.getCanonicalType(Ty2) ||
  82             (Ty1->isIntegralOrEnumerationType() &&
  83              Ty2->isIntegralOrEnumerationType()));
  84   }
  85
  86   SVal evalCast(SVal val, QualType castTy, QualType originalType);
  87
  88   // Handles casts of type CK_IntegralCast.
  89   SVal evalIntegralCast(ProgramStateRef state, SVal val, QualType castTy,
  90                         QualType originalType);
  91
  92   virtual SVal evalMinus(NonLoc val) = 0;
  93
  94   virtual SVal evalComplement(NonLoc val) = 0;
  95
  96   /// Create a new value which represents a binary expression with two non-
  97   /// location operands.
  98   virtual SVal evalBinOpNN(ProgramStateRef state, BinaryOperator::Opcode op,
  99                            NonLoc lhs, NonLoc rhs, QualType resultTy) = 0;
 100
 101   /// Create a new value which represents a binary expression with two memory
 102   /// location operands.
 103   virtual SVal evalBinOpLL(ProgramStateRef state, BinaryOperator::Opcode op,
 104                            Loc lhs, Loc rhs, QualType resultTy) = 0;
 105
 106   /// Create a new value which represents a binary expression with a memory
 107   /// location and non-location operands. For example, this would be used to
 108   /// evaluate a pointer arithmetic operation.
 109   virtual SVal evalBinOpLN(ProgramStateRef state, BinaryOperator::Opcode op,
 110                            Loc lhs, NonLoc rhs, QualType resultTy) = 0;
 111
 112   /// Evaluates a given SVal. If the SVal has only one possible (integer) value,
 113   /// that value is returned. Otherwise, returns NULL.
 114   virtual const llvm::APSInt *getKnownValue(ProgramStateRef state, SVal val) = 0;
 115
 116   /// Constructs a symbolic expression for two non-location values.
 117   SVal makeSymExprValNN(ProgramStateRef state, BinaryOperator::Opcode op,
 118                       NonLoc lhs, NonLoc rhs, QualType resultTy);
 119
 120   SVal evalBinOp(ProgramStateRef state, BinaryOperator::Opcode op,
 121                  SVal lhs, SVal rhs, QualType type);
 122
 123   DefinedOrUnknownSVal evalEQ(ProgramStateRef state, DefinedOrUnknownSVal lhs,
 124                               DefinedOrUnknownSVal rhs);
 125
 126   ASTContext &getContext() { return Context; }
 127   const ASTContext &getContext() const { return Context; }
 128
 129   ProgramStateManager &getStateManager() { return StateMgr; }
 130
 131   QualType getConditionType() const {
 132     return Context.getLangOpts().CPlusPlus ? Context.BoolTy : Context.IntTy;
 133   }
 134
 135   QualType getArrayIndexType() const {
 136     return ArrayIndexTy;
 137   }
 138
 139   BasicValueFactory &getBasicValueFactory() { return BasicVals; }
 140   const BasicValueFactory &getBasicValueFactory() const { return BasicVals; }
 141
 142   SymbolManager &getSymbolManager() { return SymMgr; }
 143   const SymbolManager &getSymbolManager() const { return SymMgr; }
 144
 145   MemRegionManager &getRegionManager() { return MemMgr; }
 146   const MemRegionManager &getRegionManager() const { return MemMgr; }
 147
 148   // Forwarding methods to SymbolManager.
 149
 150   const SymbolConjured* conjureSymbol(const Stmt *stmt,
 151                                       const LocationContext *LCtx,
 152                                       QualType type,
 153                                       unsigned visitCount,
 154                                       const void *symbolTag = nullptr) {
 155     return SymMgr.conjureSymbol(stmt, LCtx, type, visitCount, symbolTag);
 156   }
 157
 158   const SymbolConjured* conjureSymbol(const Expr *expr,
 159                                       const LocationContext *LCtx,
 160                                       unsigned visitCount,
 161                                       const void *symbolTag = nullptr) {
 162     return SymMgr.conjureSymbol(expr, LCtx, visitCount, symbolTag);
 163   }
 164
 165   /// Construct an SVal representing '0' for the specified type.
 166   DefinedOrUnknownSVal makeZeroVal(QualType type);
 167
 168   /// Make a unique symbol for value of region.
 169   DefinedOrUnknownSVal getRegionValueSymbolVal(const TypedValueRegion *region);
 170
 171   /// \brief Create a new symbol with a unique 'name'.
 172   ///
 173   /// We resort to conjured symbols when we cannot construct a derived symbol.
 174   /// The advantage of symbols derived/built from other symbols is that we
 175   /// preserve the relation between related(or even equivalent) expressions, so
 176   /// conjured symbols should be used sparingly.
 177   DefinedOrUnknownSVal conjureSymbolVal(const void *symbolTag,
 178                                         const Expr *expr,
 179                                         const LocationContext *LCtx,
 180                                         unsigned count);
 181   DefinedOrUnknownSVal conjureSymbolVal(const void *symbolTag,
 182                                         const Expr *expr,
 183                                         const LocationContext *LCtx,
 184                                         QualType type,
 185                                         unsigned count);
 186
 187   DefinedOrUnknownSVal conjureSymbolVal(const Stmt *stmt,
 188                                         const LocationContext *LCtx,
 189                                         QualType type,
 190                                         unsigned visitCount);
 191   /// \brief Conjure a symbol representing heap allocated memory region.
 192   ///
 193   /// Note, the expression should represent a location.
 194   DefinedOrUnknownSVal getConjuredHeapSymbolVal(const Expr *E,
 195                                                 const LocationContext *LCtx,
 196                                                 unsigned Count);
 197
 198   DefinedOrUnknownSVal getDerivedRegionValueSymbolVal(
 199       SymbolRef parentSymbol, const TypedValueRegion *region);
 200
 201   DefinedSVal getMetadataSymbolVal(const void *symbolTag,
 202                                    const MemRegion *region,
 203                                    const Expr *expr, QualType type,
 204                                    const LocationContext *LCtx,
 205                                    unsigned count);
 206
 207   DefinedSVal getMemberPointer(const DeclaratorDecl *DD);
 208
 209   DefinedSVal getFunctionPointer(const FunctionDecl *func);
 210
 211   DefinedSVal getBlockPointer(const BlockDecl *block, CanQualType locTy,
 212                               const LocationContext *locContext,
 213                               unsigned blockCount);
 214
 215   /// Returns the value of \p E, if it can be determined in a non-path-sensitive
 216   /// manner.
 217   ///
 218   /// If \p E is not a constant or cannot be modeled, returns \c None.
 219   Optional<SVal> getConstantVal(const Expr *E);
 220
 221   NonLoc makeCompoundVal(QualType type, llvm::ImmutableList<SVal> vals) {
 222     return nonloc::CompoundVal(BasicVals.getCompoundValData(type, vals));
 223   }
 224
 225   NonLoc makeLazyCompoundVal(const StoreRef &store,
 226                              const TypedValueRegion *region) {
 227     return nonloc::LazyCompoundVal(
 228         BasicVals.getLazyCompoundValData(store, region));
 229   }
 230
 231   NonLoc makePointerToMember(const DeclaratorDecl *DD) {
 232     return nonloc::PointerToMember(DD);
 233   }
 234
 235   NonLoc makePointerToMember(const PointerToMemberData *PTMD) {
 236     return nonloc::PointerToMember(PTMD);
 237   }
 238
 239   NonLoc makeZeroArrayIndex() {
 240     return nonloc::ConcreteInt(BasicVals.getValue(0, ArrayIndexTy));
 241   }
 242
 243   NonLoc makeArrayIndex(uint64_t idx) {
 244     return nonloc::ConcreteInt(BasicVals.getValue(idx, ArrayIndexTy));
 245   }
 246
 247   SVal convertToArrayIndex(SVal val);
 248
 249   nonloc::ConcreteInt makeIntVal(const IntegerLiteral* integer) {
 250     return nonloc::ConcreteInt(
 251         BasicVals.getValue(integer->getValue(),
 252                      integer->getType()->isUnsignedIntegerOrEnumerationType()));
 253   }
 254
 255   nonloc::ConcreteInt makeBoolVal(const ObjCBoolLiteralExpr *boolean) {
 256     return makeTruthVal(boolean->getValue(), boolean->getType());
 257   }
 258
 259   nonloc::ConcreteInt makeBoolVal(const CXXBoolLiteralExpr *boolean);
 260
 261   nonloc::ConcreteInt makeIntVal(const llvm::APSInt& integer) {
 262     return nonloc::ConcreteInt(BasicVals.getValue(integer));
 263   }
 264
 265   loc::ConcreteInt makeIntLocVal(const llvm::APSInt &integer) {
 266     return loc::ConcreteInt(BasicVals.getValue(integer));
 267   }
 268
 269   NonLoc makeIntVal(const llvm::APInt& integer, bool isUnsigned) {
 270     return nonloc::ConcreteInt(BasicVals.getValue(integer, isUnsigned));
 271   }
 272
 273   DefinedSVal makeIntVal(uint64_t integer, QualType type) {
 274     if (Loc::isLocType(type))
 275       return loc::ConcreteInt(BasicVals.getValue(integer, type));
 276
 277     return nonloc::ConcreteInt(BasicVals.getValue(integer, type));
 278   }
 279
 280   NonLoc makeIntVal(uint64_t integer, bool isUnsigned) {
 281     return nonloc::ConcreteInt(BasicVals.getIntValue(integer, isUnsigned));
 282   }
 283
 284   NonLoc makeIntValWithPtrWidth(uint64_t integer, bool isUnsigned) {
 285     return nonloc::ConcreteInt(
 286         BasicVals.getIntWithPtrWidth(integer, isUnsigned));
 287   }
 288
 289   NonLoc makeLocAsInteger(Loc loc, unsigned bits) {
 290     return nonloc::LocAsInteger(BasicVals.getPersistentSValWithData(loc, bits));
 291   }
 292
 293   NonLoc makeNonLoc(const SymExpr *lhs, BinaryOperator::Opcode op,
 294                     const llvm::APSInt& rhs, QualType type);
 295
 296   NonLoc makeNonLoc(const llvm::APSInt& rhs, BinaryOperator::Opcode op,
 297                     const SymExpr *lhs, QualType type);
 298
 299   NonLoc makeNonLoc(const SymExpr *lhs, BinaryOperator::Opcode op,
 300                     const SymExpr *rhs, QualType type);
 301
 302   /// \brief Create a NonLoc value for cast.
 303   NonLoc makeNonLoc(const SymExpr *operand, QualType fromTy, QualType toTy);
 304
 305   nonloc::ConcreteInt makeTruthVal(bool b, QualType type) {
 306     return nonloc::ConcreteInt(BasicVals.getTruthValue(b, type));
 307   }
 308
 309   nonloc::ConcreteInt makeTruthVal(bool b) {
 310     return nonloc::ConcreteInt(BasicVals.getTruthValue(b));
 311   }
 312
 313   Loc makeNull() {
 314     return loc::ConcreteInt(BasicVals.getZeroWithPtrWidth());
 315   }
 316
 317   Loc makeLoc(SymbolRef sym) {
 318     return loc::MemRegionVal(MemMgr.getSymbolicRegion(sym));
 319   }
 320
 321   Loc makeLoc(const MemRegion* region) {
 322     return loc::MemRegionVal(region);
 323   }
 324
 325   Loc makeLoc(const AddrLabelExpr *expr) {
 326     return loc::GotoLabel(expr->getLabel());
 327   }
 328
 329   Loc makeLoc(const llvm::APSInt& integer) {
 330     return loc::ConcreteInt(BasicVals.getValue(integer));
 331   }
 332
 333   /// Return a memory region for the 'this' object reference.
 334   loc::MemRegionVal getCXXThis(const CXXMethodDecl *D,
 335                                const StackFrameContext *SFC);
 336
 337   /// Return a memory region for the 'this' object reference.
 338   loc::MemRegionVal getCXXThis(const CXXRecordDecl *D,
 339                                const StackFrameContext *SFC);
 340 };
 341
 342 SValBuilder* createSimpleSValBuilder(llvm::BumpPtrAllocator &alloc,
 343                                      ASTContext &context,
 344                                      ProgramStateManager &stateMgr);
 345
 346 } // end GR namespace
 347
 348 } // end clang namespace
 349
 350 #endif