本文分享至华为云社区《CodeNavi 中代码语句的节点和节点属性》。作者：Uncle_Tom

1. 前期回顾

《寻找适合编写静态分析规则的语言》
根据代码检查中的一些痛点，提出了希望寻找一种适合编写静态分析规则的语言。
- 可以满足用户对代码检查不断增加的各种需求；
- 使用户能够通过增加或减少对检查约束条件的控制，实现快速调整检查中出现的误报和漏报；
- 这种检查语言能够有较低的使用门槛，使用户更专注于检查业务，而不需要关注工具是如何实现的。
我们称这种检查规则语言为：CodeNavi。文中给出了这种检查规则语言的两个应用场景，以此来说明这种检查规则语言如何满足用户在编写静态检查规则时的期望。
《CodeNavi 规则的语法结构》
介绍 CodeNavi 检查规则语言在编写规则的基本语法格式。CodeNavi 检查规则语言，通过对代码节点和节点属性的逻辑条件的组合来完成检查的约束条件，从而完成代码检查中需要满足的缺陷模式适配，找到满足要求的代码点。
《CodeNavi 规则的基础节点和节点属性》
介绍 CodeNavi 检查规则语言在编写时需要使用基础节点和节点属性，这些基础节点包括：节点类型、字面量、一般变量、枚举、成员变量（字段），以及数组。
《CodeNavi 中代码表达式的节点和节点属性》
介绍 CodeNavi 检查规则语言如何描述代码中的表达式。这些节点主要包括：对象创建表达式、强制类型转换、类型判断表达式、一元表达式、二元表达式、条件表达式/三目运算、方法引用表达式、lambda表达式，以及匿名内部类表达式。
本篇将继续介绍 CodeNavi 中代码里语句和代码块的节点和节点属性。
- 语句节点包括：赋值语句，
- 控制流语句包括：跳转语句、条件控制、Switch控制、循环控制、异常处理、静态语句、同步代码块。

2. CodeNavi 中的节点和节点属性

程序是由空格分隔的字符串组成的序列。在程序分析中，这一个个的字符串被称为"token"，是源代码中的最小语法单位，是构成编程语言语法的基本元素。

Token可以分为多种类型，常见的有关键字（如if、while）、标识符（变量名、函数名）、字面量（如数字、字符串）、运算符（如+、-、*、/）、分隔符（如逗号,、分号;）等。

我们只需要给代码的不同节点给出一个定义，然后通过条件语句来描述对这些节点的要求，使之符合缺陷检查的模式，就可以完成检查规则的定义。

2.1. 规则节点和节点属性图例

我们只需要给代码的不同节点给出一个定义，然后通过条件语句来描述对这些节点的要求，使之符合缺陷检查的模式，就可以完成检查规则的定义。

2.1.1. 节点

图例
节点和子节点都使用个图例
规则语言中使用节点的 “英文名”，这样便于规则的编写。

2.2. 节点集

图例：
节点的集合。

2.3. 属性

图例
规则语言中使用属性的 “英文名”，这样便于规则的编写。

3. 语句

程序语言中包含多种语句，每种语句都有其特定的作用。

样例代码

// 表达式语句 // 用于执行表达式，如赋值、方法调用等。

int a = 10; // 赋值表达式 System.out.println("Hello, CodeNavi!"); // 方法调用表达式

// 条件语句 // 用于基于条件执行不同的代码分支。

// if 语句 int score = 75; if (score > 70) { System.out.println("Pass"); }

// if-else 语句 if (score > 70) { System.out.println("Pass"); } else { System.out.println("Fail"); }

// switch 语句 int month = 4; switch (month) { case 1: System.out.println("January"); break; case 2: System.out.println("February"); break; // ... default: System.out.println("Invalid month"); }

// 循环语句 // 用于重复执行一段代码。

// for 循环 for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println(i); }

// while 循环 int i = 0; while (i < 10) { System.out.println(i++); }

// do-while 循环 int i = 0; do { System.out.println(i++); } while (i < 10);

// 跳转语句 // 用于控制程序流程，如跳过循环的迭代或退出循环。

// break 语句 for (int i = 0; i < 10; i++) { if (i == 5) break; System.out.println(i); }

// continue 语句 for (int i = 0; i < 10; i++) { if (i % 2 == 0) continue; // 跳过偶数 System.out.println(i); }

// 异常处理语句 // 用于处理程序运行时可能出现的异常。

// try-catch 语句 try { int result = 10 / divisor; } catch (ArithmeticException e) { System.out.println("Cannot divide by zero"); }

// try-catch-finally 语句 try { // 可能抛出异常的代码 } catch (Exception e) { // 异常处理 } finally { // 无论是否发生异常都会执行的代码 }

// 返回语句 // 用于从方法返回一个值或退出方法。

public int max(int a, int b) { return (a > b) ? a : b; }

3.1. 赋值语句(assignStatement)

赋值语句是编程中最基本的操作之一，几乎所有的编程语言都支持赋值操作。

赋值语句用于将一个值或表达式的结果存储到一个变量中。赋值语句的基本形式是将一个表达式的结果赋给一个变量名。

其作用主要包括：

初始化变量
在程序开始时，使用赋值语句给变量赋予初始值。
存储数据
将计算结果或常量值存储到一个变量中，以便在程序的后续部分使用。
更新变量值
在程序执行过程中，可能需要更新变量的值以反映程序状态的变化。
简化代码
通过将复杂表达式的结果赋值给变量，可以简化代码，提高可读性。
样例代码

int a = 10;

String b = "string" + a;
图例
节点属性

名称

描述

值类型

示例

DSL 规则

lhs

左值

valueAccess类节点

a = 10;

assignStatement ass where ass.lhs.name == “a”;

rhs

右值

literal类节点、valueAccess类节点、functionCall类节点

a = 10;

assignStatement ass where ass.rhs.value == 10;

4. 控制流语句

控制流语句是编程语言中用于控制程序执行流程的语句，它们决定了程序中代码的执行顺序。

代码块分组
使用大括号 {} 可以将多条语句组织在一起作为一个整体来执行。
条件执行
允许程序根据条件判断来选择不同的执行路径。例如，if 语句可以根据条件为真或假来执行不同的代码块。
多路径选择
使用 switch 语句可以根据变量值选择多个执行路径之一。
循环执行
允许程序重复执行一段代码直到满足特定条件。例如，for 和 while 循环可以在满足循环条件时不断迭代。
异常处理
使用 try、catch 和 finally 块可以捕获和处理程序运行时发生的异常。
跳转语句
程序中的跳转语句允许改变程序的执行流程，使得程序可以跳过某些代码块或直接跳到程序的其他部分执行。包括：break、continue、return、throw。

4.1. 跳转语句

程序中的跳转语句允许改变程序的执行流程，使得程序可以跳过某些代码块或直接跳到程序的其他部分执行。

跳转语句：

break 语句：立即终止最近的 for 或 while 循环。
continue 语句：跳过当前循环的剩余部分，开始下一次迭代。
return 语句：从当前函数返回，并可以携带一个值。
throw 语句：用于抛出一个异常，可以是预定义的异常类型或用户自定义的异常类型。

4.1.1. continue语句(continueStatement)

continue 语句用于跳过当前循环的剩余部分，并开始执行下一次循环的迭代。这通常用于在满足某个特定条件时不想执行循环体中剩余的代码块。

以下是一些使用 continue 语句的场景：

跳过不符合条件的元素
处理一个集合，比如数组或列表，并且只想对满足特定条件的元素执行操作时，可以使用 continue 来跳过不满足条件的元素。
避免重复处理
如果循环中检测到某个元素已经被处理过，可以使用 continue 跳过对它的进一步处理。
减少嵌套循环的复杂性
在嵌套循环中，如果外层循环的某个条件满足，可能就不需要执行内层循环的任何迭代，这时可以使用 continue 来跳过内层循环。
样例代码

for (int i = 0; i < 10; i++) { // 跳过偶数 if (i % 2 == 0) { continue; } // 只打印奇数 System.out.println(i); }
图例

4.1.2. break语句(breakStatement)

break 语句的作用是立即终止最内层的 for、while 或其他循环结构的执行。当执行到 break 语句时，程序会跳出当前的循环体，继续执行循环之后的代码。

break 语句的一些主要作用：

提前退出循环
当满足特定条件时，你可能希望立即退出循环，而不是等待循环自然结束。
避免无限循环
在某些情况下，循环的条件可能依赖于循环体内部的某些操作结果，使用 break 可以避免无限循环。
搜索和查找
在搜索或查找任务中，一旦找到所需的元素或满足特定条件，使用 break 可以立即退出循环。
错误处理
在循环中进行某些操作时，如果发生错误或异常情况，可以使用 break 来退出循环。
控制复杂循环逻辑
在嵌套循环中，break 可以用来从外层循环中退出，而不仅仅是内层循环。
样例代码

// break 语句 for (int i = 0; i < 10; i++) { if (i == 5) { break; } System.out.println(i); }
图例

4.1.3. return语句(returnStatement)

return 语句的作用是从一个函数或子程序中返回一个值，并终止该函数的执行。

return 语句是函数实现其目的的关键，它允许函数将结果传递给调用者，并在必要时提前退出函数的执行。

以下是 return 语句的一些关键作用：

返回结果
函数通常用于执行某些计算或操作，并返回结果。使用 return 语句可以将这些结果传递回调用函数的地方。
提前退出函数
如果函数在执行过程中遇到某些条件，可能需要立即退出并返回一个值（或不返回任何值）。
控制函数的流程
在复杂的函数中，return 可以用于控制程序的执行流程，例如从嵌套的逻辑结构中返回。
错误处理
在函数中检测到错误或异常情况时，可以使用 return 语句返回错误代码或错误信息。
简化代码
通过使用 return，可以在满足特定条件时简化代码逻辑，避免使用多个 if 语句或条件判断。
样例代码

// 返回语句 // 用于从方法返回一个值或退出方法。

public int max(int a, int b) { return (a > b) ? a : b; }
图例
节点属性

名称

描述

值类型

示例

DSL 规则

returnValue

返回值

任意节点

return a;

returnStatement rs where rs.returnValue.name == “a”;

4.1.4. 异常抛出语句(throwStatement)

使用 throw 语句抛出异常是异常处理机制的一部分，它允许开发者明确地指出程序中可能出现的错误，并提供一种机制来处理这些错误。
throw 语句用于在代码的特定位置手动抛出一个异常。这个异常可以是预定义的异常类型，也可以是用户自定义的异常类型。

throw 语句的一些主要作用：

异常处理
当程序检测到一个错误或异常情况时，可以使用 throw 抛出一个异常，从而中断正常的程序流程。
错误传播
在方法中抛出的异常可以被方法的调用者捕获和处理，或者继续向上传播，直到被捕获或导致程序终止。
强制方法实现
在的接口或抽象类中，可以使用 throw 语句来强制实现某些方法，尽管这些方法没有具体的实现代码。
方法签名中的异常声明
当一个方法声明它可能会抛出特定的异常时，这些异常需要在方法的签名中声明。如果这些异常是必须被调用者处理的，可以使用 throw 语句来抛出。
样例代码

throw new Exception("Get exception!");
图例
节点属性

名称

描述

值类型

示例

DSL 规则

operand

抛出异常

node

throw new Exception();

throwStatement tr where
tr.operand is objectCreationExpression;

4.2. 条件控制(ifBlock)

条件控制语句的作用是允许程序根据不同的条件来决定执行哪些代码块。

以下是条件控制语句的主要作用：

决策制定
条件控制语句允许程序基于特定的条件（通常是变量或表达式的值）来做出决策。
功能开关
在开发过程中，条件控制语句可以用于临时启用或禁用某些功能。
状态管理
在需要根据程序的状态来执行不同操作时，条件控制语句可以检查状态并做出相应的响应。
避免错误
通过检查条件，可以避免执行可能导致错误的代码，例如除以零或访问未初始化的变量。
逻辑选择
条件控制语句允许程序在多个选项中选择一个执行，例如使用 if 语句来选择两个不同的操作之一。
代码分支
它们可以创建代码的分支路径，使得程序可以根据不同的条件执行不同的代码段。
增强程序的灵活性
允许程序根据不同的输入或状态来动态调整其行为。
实现复杂的逻辑
多个条件控制语句可以嵌套使用，以实现更复杂的逻辑判断。
控制循环的执行
在循环中使用条件控制语句可以决定何时开始或结束循环的迭代。
资源管理
条件控制语句可以用于在满足特定条件时分配或释放资源。
错误处理
它们可以用于检测错误条件，并执行错误处理代码，比如记录日志或向用户报告错误。
样例代码

if(num > 10) { // if block // then block System.out.println("m > 10"); } else { // else block
System.out.println("m <= 10"); }
图例
节点属性

名称

描述

值类型

示例

DSL 规则

condition

if条件

binaryOperation节点

if (m > 10) {
System.out.println(“m > 10”);
} else {
System.out.println(“m <= 10”);
}

ifBlock ib where
ib.condition contain binaryOperation bo where
bo.operator == “>”;

thenBlock

if条件为true执行的语句

block语句块

if (m > 10) {
System.out.println(“m > 10”);
} else {
System.out.println(“m <= 10”);
}

ifBlock ib where
ib.thenBlock contain stringLiteral ss where
ss.value == “m > 10”;

elseBlock

if条件为false执行的语句

block语句块

if (m > 10) {
System.out.println(“m > 10”);
} else {
System.out.println(“m <= 10”);
}

ifBlock ib where
ib.elseBlock contain stringLiteral ss where
ss.value == “m <= 10”;

4.3. Switch控制

switch 语句是一种选择控制流语句，它允许程序根据不同的条件执行不同的代码块。switch 语句的主要作用是提供一个替代多个 if…else if…else 语句的方法，使得代码更加清晰和易于管理。

以下是 switch 语句的一些关键特点和作用：

多条件选择
switch 语句允许你根据不同的变量值或表达式结果来选择执行不同的代码块。
默认行为
switch 语句通常包含一个 default 子句，用于处理没有匹配到任何 case 的情况，类似于 if…else if…else 语句中的 else 部分。
减少嵌套
相比使用多个 if…else if…else 语句，switch 语句可以减少代码的嵌套层次，使代码结构更清晰。
可中断性
在 switch 语句中，可以使用 break 语句来中断当前 case 的执行，防止代码继续执行到下一个 case。
提高可读性
switch 语句通过明确的 case 标签，使得代码的意图更加明显，便于阅读和理解。
易于维护
当需要添加或修改条件分支时，switch 语句提供了一种更直观的方式，有助于维护和扩展代码。
样例代码

switch (m) { case 12: System.out.println("hello"); break; case 10: case 15: System.out.println("CodeNavi"); break;
default: System.out.println("default value"); }

4.3.1. switch语句块(switchBlock)

图例
节点属性

名称

描述

值类型

示例

DSL 规则

selector

switch语句的判断条件

任意节点

switch (m) {}

switchBlock swb where
swb.selector.name == “m”;

4.3.2. case语句块(caseStatement)

图例
规则样例

caseStatement cs where cs contain literal;

4.3.3. default语句块(defaultStatement)

图例
规则样例

switchBlock swb where swb contain defaultStatement;

4.4. 循环控制

循环控制语句是程序设计中非常基础且强大的工具，它们使得程序能够以一种高效和灵活的方式处理重复性任务。常见的循环控制语句包括 for 循环、while 循环和 do…while 循环等。

以下是循环控制语句的一些关键特点和作用：

重复执行
循环控制语句允许代码块在满足循环条件时重复执行，这使得处理大量数据或执行重复任务变得简单高效。
条件控制
循环控制语句通常与条件语句结合使用，根据条件的变化来决定是否继续执行循环或退出循环。
迭代操作
循环控制语句常用于迭代数据结构（如数组、列表、集合等）中的元素，执行对每个元素的操作。
控制执行流程
循环控制语句中的 break 和 continue 可以用来改变循环的执行流程。break 用于立即退出循环，而 continue 用于跳过当前迭代，直接进入下一次循环。
实现算法逻辑
许多算法和数据处理任务需要循环结构来实现，例如排序、搜索、遍历等。
资源管理
在处理文件、网络连接等资源时，循环可以用来重复读取或写入数据，直到达到预期的条件。
模拟时间延迟
在某些情况下，循环可以用来模拟时间延迟，例如通过循环等待某个事件发生。
减少代码冗余
通过循环，可以避免编写重复的代码块，使得程序更加简洁和易于维护。

4.4.1. 循环语句块(loopBlock)

包括：forBlock, forEachBlock, doWhileBlock, whileBlock

图例
节点属性

名称

描述

值类型

示例

DSL 规则

condition

循环条件

任意节点

while(i > list.size()) {
i++;
}

whileBlock wb where
wb.condition contain binaryOperation bo where
bo.lhs.name == “i”;

body

循环体

body语句块

while(i > list.size()) {
i++;
}

whileBlock wb where
wb.body contain unaryOperation;

body.statementNum

body语句块的语句数量

数值

while(i > list.size()) {
i++;
System.out.print(“xxx”);
}

whileBlock wb where
wb.body.statementNum == 2;

firstStatement

loopBlock的第一条语句

任意节点

while(i > list.size()) {
i++;
System.out.print(“xxx”);
}

whileBlock wb where
wb.firstStatement contain unaryOperation;

lastStatement

loopBlock的最后一条语句

任意节点

while(i > list.size()) {
i++;
System.out.print(“xxx”);
}

whileBlock wb where
wb.lastStatement contain functionCall;

4.4.2. for循环代码块(forBlock)

样例代码

for (int i = 0; i < list.size(); i++) { i++； }
图例
节点属性

名称

描述

值类型

示例

DSL 规则

initialization

变量初始化

variableDeclaration、 variableAccess节点

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {}

forBlock fb where
fb.initialization.name == “i”;

condition

循环条件

binaryOperation

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {}

forBlock fb where
fb.condition.rhs is functionCall;

iteration

迭代操作

unaryOperation节点

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {}

forBlock fb where
fb.iteration.operator == “++”;

body

循环体

body语句块

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
i++;
}

forBlock fb where
fb.body contain variableAccess vs where
vs.name == “i”;

body.statementNum

body语句块的语句数量

数值

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
i++;
}

forBlock fb where
fb.body.statementNum == 1;

firstStatement

forBlock的第一条语句

任意节点

for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
i++;
}

forBlock fb where
fb.firstStatement contain unaryOperation;

lastStatement

forBlock的最后一条语句

任意节点

for (int j1 = 1; j1 < 50 && k1 < 50; j1++, k1++) {
System.out.println(j1)
k1++;
}

forBlock fb where
fb.lastStatement contain unaryOperation;

4.4.3. forEach循环代码块(forEachBlock)

样例代码

List list = Arrays.asList("1","2","3");

for (String str : list) { System.out.println(str) }
图例
节点属性

名称

描述

值类型

示例

DSL 规则

variable

循环变量

variableDeclaration节点