Clang Project

clang_source_code/include/clang/StaticAnalyzer/Core/PathSensitive/SValBuilder.h
1// SValBuilder.h - Construction of SVals from evaluating expressions -*- C++ -*-
2//
3// Part of the LLVM Project, under the Apache License v2.0 with LLVM Exceptions.
4// See https://llvm.org/LICENSE.txt for license information.
5// SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 WITH LLVM-exception
6//
7//===----------------------------------------------------------------------===//
8//
9//  This file defines SValBuilder, a class that defines the interface for
10//  "symbolical evaluators" which construct an SVal from an expression.
11//
12//===----------------------------------------------------------------------===//
13
14#ifndef LLVM_CLANG_STATICANALYZER_CORE_PATHSENSITIVE_SVALBUILDER_H
15#define LLVM_CLANG_STATICANALYZER_CORE_PATHSENSITIVE_SVALBUILDER_H
16
17#include "clang/AST/ASTContext.h"
18#include "clang/AST/DeclarationName.h"
19#include "clang/AST/Expr.h"
20#include "clang/AST/ExprObjC.h"
21#include "clang/AST/Type.h"
22#include "clang/Basic/LLVM.h"
23#include "clang/Basic/LangOptions.h"
24#include "clang/StaticAnalyzer/Core/PathSensitive/BasicValueFactory.h"
25#include "clang/StaticAnalyzer/Core/PathSensitive/MemRegion.h"
26#include "clang/StaticAnalyzer/Core/PathSensitive/ProgramState_Fwd.h"
27#include "clang/StaticAnalyzer/Core/PathSensitive/SVals.h"
28#include "clang/StaticAnalyzer/Core/PathSensitive/SymExpr.h"
29#include "clang/StaticAnalyzer/Core/PathSensitive/SymbolManager.h"
30#include "llvm/ADT/ImmutableList.h"
31#include "llvm/ADT/Optional.h"
32#include <cstdint>
33
34namespace clang {
35
36class BlockDecl;
37class CXXBoolLiteralExpr;
38class CXXMethodDecl;
39class CXXRecordDecl;
40class DeclaratorDecl;
41class FunctionDecl;
42class LocationContext;
43class StackFrameContext;
44class Stmt;
45
46namespace ento {
47
48class ConditionTruthVal;
49class ProgramStateManager;
50class StoreRef;
51
52class SValBuilder {
53  virtual void anchor();
54
55protected:
56  ASTContext &Context;
57
58  /// Manager of APSInt values.
59  BasicValueFactory BasicVals;
60
61  /// Manages the creation of symbols.
62  SymbolManager SymMgr;
63
64  /// Manages the creation of memory regions.
65  MemRegionManager MemMgr;
66
67  ProgramStateManager &StateMgr;
68
69  /// The scalar type to use for array indices.
70  const QualType ArrayIndexTy;
71
72  /// The width of the scalar type used for array indices.
73  const unsigned ArrayIndexWidth;
74
75  virtual SVal evalCastFromNonLoc(NonLoc valQualType castTy) = 0;
76  virtual SVal evalCastFromLoc(Loc valQualType castTy) = 0;
77
78public:
79  // FIXME: Make these protected again once RegionStoreManager correctly
80  // handles loads from different bound value types.
81  virtual SVal dispatchCast(SVal valQualType castTy) = 0;
82
83public:
84  SValBuilder(llvm::BumpPtrAllocator &allocASTContext &context,
85              ProgramStateManager &stateMgr)
86      : Context(context), BasicVals(context, alloc),
87        SymMgr(context, BasicVals, alloc), MemMgr(context, alloc),
88        StateMgr(stateMgr), ArrayIndexTy(context.LongLongTy),
89        ArrayIndexWidth(context.getTypeSize(ArrayIndexTy)) {}
90
91  virtual ~SValBuilder() = default;
92
93  bool haveSameType(const SymExpr *Sym1const SymExpr *Sym2) {
94    return haveSameType(Sym1->getType(), Sym2->getType());
95  }
96
97  bool haveSameType(QualType Ty1QualType Ty2) {
98    // FIXME: Remove the second disjunct when we support symbolic
99    // truncation/extension.
100    return (Context.getCanonicalType(Ty1) == Context.getCanonicalType(Ty2) ||
101            (Ty1->isIntegralOrEnumerationType() &&
102             Ty2->isIntegralOrEnumerationType()));
103  }
104
105  SVal evalCast(SVal valQualType castTyQualType originalType);
106
107  // Handles casts of type CK_IntegralCast.
108  SVal evalIntegralCast(ProgramStateRef stateSVal valQualType castTy,
109                        QualType originalType);
110
111  virtual SVal evalMinus(NonLoc val) = 0;
112
113  virtual SVal evalComplement(NonLoc val) = 0;
114
115  /// Create a new value which represents a binary expression with two non-
116  /// location operands.
117  virtual SVal evalBinOpNN(ProgramStateRef stateBinaryOperator::Opcode op,
118                           NonLoc lhsNonLoc rhsQualType resultTy) = 0;
119
120  /// Create a new value which represents a binary expression with two memory
121  /// location operands.
122  virtual SVal evalBinOpLL(ProgramStateRef stateBinaryOperator::Opcode op,
123                           Loc lhsLoc rhsQualType resultTy) = 0;
124
125  /// Create a new value which represents a binary expression with a memory
126  /// location and non-location operands. For example, this would be used to
127  /// evaluate a pointer arithmetic operation.
128  virtual SVal evalBinOpLN(ProgramStateRef stateBinaryOperator::Opcode op,
129                           Loc lhsNonLoc rhsQualType resultTy) = 0;
130
131  /// Evaluates a given SVal. If the SVal has only one possible (integer) value,
132  /// that value is returned. Otherwise, returns NULL.
133  virtual const llvm::APSInt *getKnownValue(ProgramStateRef stateSVal val) = 0;
134
135  /// Simplify symbolic expressions within a given SVal. Return an SVal
136  /// that represents the same value, but is hopefully easier to work with
137  /// than the original SVal.
138  virtual SVal simplifySVal(ProgramStateRef StateSVal Val) = 0;
139
140  /// Constructs a symbolic expression for two non-location values.
141  SVal makeSymExprValNN(BinaryOperator::Opcode op,
142                        NonLoc lhsNonLoc rhsQualType resultTy);
143
144  SVal evalBinOp(ProgramStateRef stateBinaryOperator::Opcode op,
145                 SVal lhsSVal rhsQualType type);
146
147  /// \return Whether values in \p lhs and \p rhs are equal at \p state.
148  ConditionTruthVal areEqual(ProgramStateRef stateSVal lhsSVal rhs);
149
150  SVal evalEQ(ProgramStateRef stateSVal lhsSVal rhs);
151
152  DefinedOrUnknownSVal evalEQ(ProgramStateRef stateDefinedOrUnknownSVal lhs,
153                              DefinedOrUnknownSVal rhs);
154
155  ASTContext &getContext() { return Context; }
156  const ASTContext &getContext() const { return Context; }
157
158  ProgramStateManager &getStateManager() { return StateMgr; }
159
160  QualType getConditionType() const {
161    return Context.getLangOpts().CPlusPlus ? Context.BoolTy : Context.IntTy;
162  }
163
164  QualType getArrayIndexType() const {
165    return ArrayIndexTy;
166  }
167
168  BasicValueFactory &getBasicValueFactory() { return BasicVals; }
169  const BasicValueFactory &getBasicValueFactory() const { return BasicVals; }
170
171  SymbolManager &getSymbolManager() { return SymMgr; }
172  const SymbolManager &getSymbolManager() const { return SymMgr; }
173
174  MemRegionManager &getRegionManager() { return MemMgr; }
175  const MemRegionManager &getRegionManager() const { return MemMgr; }
176
177  // Forwarding methods to SymbolManager.
178
179  const SymbolConjuredconjureSymbol(const Stmt *stmt,
180                                      const LocationContext *LCtx,
181                                      QualType type,
182                                      unsigned visitCount,
183                                      const void *symbolTag = nullptr) {
184    return SymMgr.conjureSymbol(stmt, LCtx, type, visitCount, symbolTag);
185  }
186
187  const SymbolConjuredconjureSymbol(const Expr *expr,
188                                      const LocationContext *LCtx,
189                                      unsigned visitCount,
190                                      const void *symbolTag = nullptr) {
191    return SymMgr.conjureSymbol(expr, LCtx, visitCount, symbolTag);
192  }
193
194  /// Construct an SVal representing '0' for the specified type.
195  DefinedOrUnknownSVal makeZeroVal(QualType type);
196
197  /// Make a unique symbol for value of region.
198  DefinedOrUnknownSVal getRegionValueSymbolVal(const TypedValueRegion *region);
199
200  /// Create a new symbol with a unique 'name'.
201  ///
202  /// We resort to conjured symbols when we cannot construct a derived symbol.
203  /// The advantage of symbols derived/built from other symbols is that we
204  /// preserve the relation between related(or even equivalent) expressions, so
205  /// conjured symbols should be used sparingly.
206  DefinedOrUnknownSVal conjureSymbolVal(const void *symbolTag,
207                                        const Expr *expr,
208                                        const LocationContext *LCtx,
209                                        unsigned count);
210  DefinedOrUnknownSVal conjureSymbolVal(const void *symbolTag,
211                                        const Expr *expr,
212                                        const LocationContext *LCtx,
213                                        QualType type,
214                                        unsigned count);
215  DefinedOrUnknownSVal conjureSymbolVal(const Stmt *stmt,
216                                        const LocationContext *LCtx,
217                                        QualType type,
218                                        unsigned visitCount);
219
220  /// Conjure a symbol representing heap allocated memory region.
221  ///
222  /// Note, the expression should represent a location.
223  DefinedOrUnknownSVal getConjuredHeapSymbolVal(const Expr *E,
224                                                const LocationContext *LCtx,
225                                                unsigned Count);
226
227  DefinedOrUnknownSVal getDerivedRegionValueSymbolVal(
228      SymbolRef parentSymbolconst TypedValueRegion *region);
229
230  DefinedSVal getMetadataSymbolVal(const void *symbolTag,
231                                   const MemRegion *region,
232                                   const Expr *exprQualType type,
233                                   const LocationContext *LCtx,
234                                   unsigned count);
235
236  DefinedSVal getMemberPointer(const DeclaratorDecl *DD);
237
238  DefinedSVal getFunctionPointer(const FunctionDecl *func);
239
240  DefinedSVal getBlockPointer(const BlockDecl *blockCanQualType locTy,
241                              const LocationContext *locContext,
242                              unsigned blockCount);
243
244  /// Returns the value of \p E, if it can be determined in a non-path-sensitive
245  /// manner.
246  ///
247  /// If \p E is not a constant or cannot be modeled, returns \c None.
248  Optional<SValgetConstantVal(const Expr *E);
249
250  NonLoc makeCompoundVal(QualType type, llvm::ImmutableList<SVal> vals) {
251    return nonloc::CompoundVal(BasicVals.getCompoundValData(type, vals));
252  }
253
254  NonLoc makeLazyCompoundVal(const StoreRef &store,
255                             const TypedValueRegion *region) {
256    return nonloc::LazyCompoundVal(
257        BasicVals.getLazyCompoundValData(store, region));
258  }
259
260  NonLoc makePointerToMember(const DeclaratorDecl *DD) {
261    return nonloc::PointerToMember(DD);
262  }
263
264  NonLoc makePointerToMember(const PointerToMemberData *PTMD) {
265    return nonloc::PointerToMember(PTMD);
266  }
267
268  NonLoc makeZeroArrayIndex() {
269    return nonloc::ConcreteInt(BasicVals.getValue(0, ArrayIndexTy));
270  }
271
272  NonLoc makeArrayIndex(uint64_t idx) {
273    return nonloc::ConcreteInt(BasicVals.getValue(idx, ArrayIndexTy));
274  }
275
276  SVal convertToArrayIndex(SVal val);
277
278  nonloc::ConcreteInt makeIntVal(const IntegerLiteralinteger) {
279    return nonloc::ConcreteInt(
280        BasicVals.getValue(integer->getValue(),
281                     integer->getType()->isUnsignedIntegerOrEnumerationType()));
282  }
283
284  nonloc::ConcreteInt makeBoolVal(const ObjCBoolLiteralExpr *boolean) {
285    return makeTruthVal(boolean->getValue(), boolean->getType());
286  }
287
288  nonloc::ConcreteInt makeBoolVal(const CXXBoolLiteralExpr *boolean);
289
290  nonloc::ConcreteInt makeIntVal(const llvm::APSIntinteger) {
291    return nonloc::ConcreteInt(BasicVals.getValue(integer));
292  }
293
294  loc::ConcreteInt makeIntLocVal(const llvm::APSInt &integer) {
295    return loc::ConcreteInt(BasicVals.getValue(integer));
296  }
297
298  NonLoc makeIntVal(const llvm::APInt& integerbool isUnsigned) {
299    return nonloc::ConcreteInt(BasicVals.getValue(integer, isUnsigned));
300  }
301
302  DefinedSVal makeIntVal(uint64_t integerQualType type) {
303    if (Loc::isLocType(type))
304      return loc::ConcreteInt(BasicVals.getValue(integer, type));
305
306    return nonloc::ConcreteInt(BasicVals.getValue(integer, type));
307  }
308
309  NonLoc makeIntVal(uint64_t integerbool isUnsigned) {
310    return nonloc::ConcreteInt(BasicVals.getIntValue(integer, isUnsigned));
311  }
312
313  NonLoc makeIntValWithPtrWidth(uint64_t integerbool isUnsigned) {
314    return nonloc::ConcreteInt(
315        BasicVals.getIntWithPtrWidth(integer, isUnsigned));
316  }
317
318  NonLoc makeLocAsInteger(Loc locunsigned bits) {
319    return nonloc::LocAsInteger(BasicVals.getPersistentSValWithData(loc, bits));
320  }
321
322  NonLoc makeNonLoc(const SymExpr *lhsBinaryOperator::Opcode op,
323                    const llvm::APSIntrhsQualType type);
324
325  NonLoc makeNonLoc(const llvm::APSIntrhsBinaryOperator::Opcode op,
326                    const SymExpr *lhsQualType type);
327
328  NonLoc makeNonLoc(const SymExpr *lhsBinaryOperator::Opcode op,
329                    const SymExpr *rhsQualType type);
330
331  /// Create a NonLoc value for cast.
332  NonLoc makeNonLoc(const SymExpr *operandQualType fromTyQualType toTy);
333
334  nonloc::ConcreteInt makeTruthVal(bool bQualType type) {
335    return nonloc::ConcreteInt(BasicVals.getTruthValue(b, type));
336  }
337
338  nonloc::ConcreteInt makeTruthVal(bool b) {
339    return nonloc::ConcreteInt(BasicVals.getTruthValue(b));
340  }
341
342  /// Create NULL pointer, with proper pointer bit-width for given address
343  /// space.
344  /// \param type pointer type.
345  Loc makeNullWithType(QualType type) {
346    return loc::ConcreteInt(BasicVals.getZeroWithTypeSize(type));
347  }
348
349  Loc makeNull() {
350    return loc::ConcreteInt(BasicVals.getZeroWithPtrWidth());
351  }
352
353  Loc makeLoc(SymbolRef sym) {
354    return loc::MemRegionVal(MemMgr.getSymbolicRegion(sym));
355  }
356
357  Loc makeLoc(const MemRegionregion) {
358    return loc::MemRegionVal(region);
359  }
360
361  Loc makeLoc(const AddrLabelExpr *expr) {
362    return loc::GotoLabel(expr->getLabel());
363  }
364
365  Loc makeLoc(const llvm::APSIntinteger) {
366    return loc::ConcreteInt(BasicVals.getValue(integer));
367  }
368
369  /// Make an SVal that represents the given symbol. This follows the convention
370  /// of representing Loc-type symbols (symbolic pointers and references)
371  /// as Loc values wrapping the symbol rather than as plain symbol values.
372  SVal makeSymbolVal(SymbolRef Sym) {
373    if (Loc::isLocType(Sym->getType()))
374      return makeLoc(Sym);
375    return nonloc::SymbolVal(Sym);
376  }
377
378  /// Return a memory region for the 'this' object reference.
379  loc::MemRegionVal getCXXThis(const CXXMethodDecl *D,
380                               const StackFrameContext *SFC);
381
382  /// Return a memory region for the 'this' object reference.
383  loc::MemRegionVal getCXXThis(const CXXRecordDecl *D,
384                               const StackFrameContext *SFC);
385};
386
387SValBuildercreateSimpleSValBuilder(llvm::BumpPtrAllocator &alloc,
388                                     ASTContext &context,
389                                     ProgramStateManager &stateMgr);
390
391// namespace ento
392
393// namespace clang
394
395#endif // LLVM_CLANG_STATICANALYZER_CORE_PATHSENSITIVE_SVALBUILDER_H
396
clang::ento::SValBuilder::anchor
clang::ento::SValBuilder::Context
clang::ento::SValBuilder::BasicVals
clang::ento::SValBuilder::SymMgr
clang::ento::SValBuilder::MemMgr
clang::ento::SValBuilder::StateMgr
clang::ento::SValBuilder::ArrayIndexTy
clang::ento::SValBuilder::ArrayIndexWidth
clang::ento::SValBuilder::evalCastFromNonLoc
clang::ento::SValBuilder::evalCastFromLoc
clang::ento::SValBuilder::dispatchCast
clang::ento::SValBuilder::haveSameType
clang::ento::SValBuilder::haveSameType
clang::ento::SValBuilder::evalCast
clang::ento::SValBuilder::evalIntegralCast
clang::ento::SValBuilder::evalMinus
clang::ento::SValBuilder::evalComplement
clang::ento::SValBuilder::evalBinOpNN
clang::ento::SValBuilder::evalBinOpLL
clang::ento::SValBuilder::evalBinOpLN
clang::ento::SValBuilder::getKnownValue
clang::ento::SValBuilder::simplifySVal
clang::ento::SValBuilder::makeSymExprValNN
clang::ento::SValBuilder::evalBinOp
clang::ento::SValBuilder::areEqual
clang::ento::SValBuilder::evalEQ
clang::ento::SValBuilder::evalEQ
clang::ento::SValBuilder::getContext
clang::ento::SValBuilder::getContext
clang::ento::SValBuilder::getStateManager
clang::ento::SValBuilder::getConditionType
clang::ento::SValBuilder::getArrayIndexType
clang::ento::SValBuilder::getBasicValueFactory
clang::ento::SValBuilder::getBasicValueFactory
clang::ento::SValBuilder::getSymbolManager
clang::ento::SValBuilder::getSymbolManager
clang::ento::SValBuilder::getRegionManager
clang::ento::SValBuilder::getRegionManager
clang::ento::SValBuilder::conjureSymbol
clang::ento::SValBuilder::conjureSymbol
clang::ento::SValBuilder::makeZeroVal
clang::ento::SValBuilder::getRegionValueSymbolVal
clang::ento::SValBuilder::conjureSymbolVal
clang::ento::SValBuilder::conjureSymbolVal
clang::ento::SValBuilder::conjureSymbolVal
clang::ento::SValBuilder::getConjuredHeapSymbolVal
clang::ento::SValBuilder::getDerivedRegionValueSymbolVal
clang::ento::SValBuilder::getMetadataSymbolVal
clang::ento::SValBuilder::getMemberPointer
clang::ento::SValBuilder::getFunctionPointer
clang::ento::SValBuilder::getBlockPointer
clang::ento::SValBuilder::getConstantVal
clang::ento::SValBuilder::makeCompoundVal
clang::ento::SValBuilder::makeLazyCompoundVal
clang::ento::SValBuilder::makePointerToMember
clang::ento::SValBuilder::makePointerToMember
clang::ento::SValBuilder::makeZeroArrayIndex
clang::ento::SValBuilder::makeArrayIndex
clang::ento::SValBuilder::convertToArrayIndex
clang::ento::SValBuilder::makeIntVal
clang::ento::SValBuilder::makeBoolVal
clang::ento::SValBuilder::makeBoolVal
clang::ento::SValBuilder::makeIntVal
clang::ento::SValBuilder::makeIntLocVal
clang::ento::SValBuilder::makeIntVal
clang::ento::SValBuilder::makeIntVal
clang::ento::SValBuilder::makeIntVal
clang::ento::SValBuilder::makeIntValWithPtrWidth
clang::ento::SValBuilder::makeLocAsInteger
clang::ento::SValBuilder::makeNonLoc
clang::ento::SValBuilder::makeNonLoc
clang::ento::SValBuilder::makeNonLoc
clang::ento::SValBuilder::makeNonLoc
clang::ento::SValBuilder::makeTruthVal
clang::ento::SValBuilder::makeTruthVal
clang::ento::SValBuilder::makeNullWithType
clang::ento::SValBuilder::makeNull
clang::ento::SValBuilder::makeLoc
clang::ento::SValBuilder::makeLoc
clang::ento::SValBuilder::makeLoc
clang::ento::SValBuilder::makeLoc
clang::ento::SValBuilder::makeSymbolVal
clang::ento::SValBuilder::getCXXThis
clang::ento::SValBuilder::getCXXThis