检测 Java 字节码中的循环 - 区分后端类型

Posted 2023-02-25

【中文标题】检测 Java 字节码中的循环 - 区分后端类型

【英文标题】：Detection of Loops in Java Bytecode - Distinguishing back edge types

【发布时间】：2016-10-26 11:50:29

【问题描述】：

背景：

在问我的问题之前，我想声明我已经检查了以下链接：

Identify loops in java byte code

goto in Java bytecode

http://blog.jamesdbloom.com/JavaCodeToByteCode_PartOne.html

我可以使用基于支配分析算法的方法检测控制流图 (https://en.wikipedia.org/wiki/Control_flow_graph) 上的反向边缘，从而检测字节码（类文件）中的循环。

我的问题：

检测到循环后，您最终可能会有两个循环（由两个不同的后边缘定义）共享同一个循环头。正如我所意识到的，这可以通过以下两种情况创建：（案例 1）在源代码中，您有一个带有 continue 语句的 for 或 while 循环，（案例 2）在源代码中，您有两个循环 - 一个外循环是一个do-while和一个内循环；并且这些循环之间没有指令。

我的问题如下：只看字节码，如何区分这两种情况？

我的想法：

在 do-while 循环中（即没有任何 continue 语句），您不会期望 go-to 语句返回到循环头部，换句话说，不会创建后沿。

对于 while 或 for 循环（也就是没有任何 continue 语句），似乎可以有一个 go-to 语句（我不确定是否必须是一个）。我的编译器在循环之外生成（我使用的是标准 1.7 编译器）这个 go-to 指令，而不是作为给定链接中提到的后沿（这个 go-to 语句创建到头部的控制流循环，但不是从循环末尾跳回）。

所以，我的猜测是，（重复，如果有两个后沿），如果其中一个是由 go-to 语句创建的后沿，那么源代码中只有一个循环，它包括一个continue 语句（案例 1）。否则，源代码中有两个循环（案例2）。

谢谢。

【参考方案1】：

当两个循环相等时，你所能做的就是取最简单的一个。

例如没有办法区分while (true)、do while (true)和for (;;)

如果您有do something(); while (false)，则此循环可能根本不会出现在字节码中。

【参考方案2】：

作为Peter Lawrey already pointed out，无法通过查看字节码来确定源代码形式。为了命名一个更接近您意图的示例，以下单循环代码

do action(); while(condition1() || condition2());

产生完全与嵌套循环相同的代码

do do action(); while(condition1()); while(condition2());

同样的循环

do 
    action();
    if(condition1()) continue;
    break;
 while(condition2());

产生与

完全相同的代码

do action(); while(condition1() && condition2());

与当前的javac，而令人惊讶的是

do 
    action();
    if(!condition1()) break;
 while(condition2());

没有，它只显示了确切的形式在多大程度上取决于编译器内部。 javac 的下一个版本可能会以不同的方式编译它们。