（智能合约实习）如何将CFG转换为PDG?

如何将CFG转化为PDG

什么是PDG？

PDG（Program Dependence Graph）是一种扩展了控制流图（CFG）的程序表示格式，不仅描述了程序的控制依赖关系，还表示了数据依赖关系。PDG的节点不仅包括基本块，还包含对变量或数据操作的依赖。PDG包含两种主要的依赖关系：

1. 控制依赖：描述程序的执行流程，即某段代码如何控制其他部分的执行。例如，if条件语句控制了if块和else块的执行路径。这些控制依赖关系通常可以从CFG中提取。

2. 数据依赖：描述程序中变量的读写关系。数据依赖表示了变量在不同位置的定义和使用之间的关系，分为以下几种类型：

   • 流依赖（写到读的依赖）：即从定义到使用的依赖。
   • 反依赖（读到写的依赖）：即从使用到重新定义的依赖。
   • 输出依赖（写到写的依赖）：即对同一变量的多次写操作之间的依赖。

通过结合CFG和数据依赖信息，PDG提供了一个更完整的代码依赖结构。这使得PDG更适用于数据流分析、程序优化和代码相似度检测等场景。

如何将CFG转换为PDG？

将CFG转换为PDG的过程主要涉及以下两个关键步骤：构建控制依赖关系和添加数据依赖关系。

步骤一：构建控制依赖关系

控制依赖关系可以直接从CFG中提取，借助支配树（Dominator Tree）来分析每个节点的控制依赖关系。具体步骤如下：

1. 构建支配树：支配树是一种图结构，用于表示控制流图中的支配关系。支配关系描述了哪个节点控制其他节点的执行。

2. 确定控制依赖：在支配树中，如果节点A的执行决定了节点B的执行，则在PDG中添加从A到B的控制依赖边。

步骤二：添加数据依赖关系

数据依赖分析需要确定每个变量的定义和使用关系。实现数据依赖的步骤如下：

1. 构建数据流分析：遍历CFG中的基本块，记录每个变量的定义和使用位置。通常，可以借助SSA（Static Single Assignment）形式，因其保证每个变量定义在程序中都有唯一的位置，便于追踪依赖关系。

2. 建立数据依赖边：对于每个变量，如果一个基本块B中的变量在另一个基本块A中被定义并在B中被使用，则在PDG中添加从A到B的数据依赖边。

通过这两个步骤，即控制依赖关系的构建和数据依赖关系的添加，可以将CFG逐步扩展为PDG，为程序分析和优化提供了更多的信息。

最后转成的示例：