[发明专利]基于Petri网的Rust语言自动建模与死锁检测方法及软件工具

权利要求书

1.基于Petri网的Rust语言自动建模与死锁检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、Rust程序源代码分析；

步骤S2、创建Rust程序中间代码；所述中间代码隐含了所述源代码的控制流图和数据流图；

步骤S3、指定检测Rust程序中的锁类型；不同的所述锁类型对应不同的Petri网模型和操作语义；

步骤S4、生成锁数据流图：在所述控制流图的基础上，根据所述步骤S3中锁类型进行提取的锁执行路径；

步骤S5、转换所述锁数据流图为Petri网：通过提前定义好的映射关系来完成所述锁数据流图到Petri网模型的映射，对所述映射关系进行形式化表述，确保不会发生操作语义的变更；

步骤S6、分析Petri网，生成死锁检测报告；所述死锁检测报告包括在程序中发现可能造成的锁结构信息。

2.根据权利要求1所述的基于Petri网的Rust语言自动建模与死锁检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，中间代码是由Rust编译器生成的控制流图的数据结构，是表达程序逻辑的基本元素。

3.根据权利要求1所述的基于Petri网的Rust语言自动建模与死锁检测方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述锁类型指用户指定要检测的锁类型，包括可单独检测，也可同时检测的互斥锁和读写锁。

4.根据权利要求1所述的基于Petri网的Rust语言自动建模与死锁检测方法，其特征在于，所述步骤S4中，基于生成的所述控制流图，根据指定的所述锁类型进行遍历，裁剪不包含锁操作的路径。

5.根据权利要求1所述的基于Petri网的Rust语言自动建模与死锁检测方法，其特征在于，所述步骤S5中，将所述锁数据流图转换为Petri网包括将程序中锁的执行语义映射为所述Petri网模型基本结构的操作，包括加锁、解锁和分支中的任意一种或多种的组合。

6.根据权利要求1所述的基于Petri网的Rust语言自动建模与死锁检测方法，其特征在于，所述步骤S5包括以下步骤：

步骤S51、从Rust编译器前端获取所有函数的单态表示，构建函数调用图，收集函数中锁的位置、锁所在的函数ID等信息；

步骤S52、使用安德森指针分析来分析这两个锁是否相同；

步骤S53、遍历指定的所述锁类型，并根据其给出的规则完成源代码到Petri网模型的映射。

7.根据权利要求6所述的基于Petri网的Rust语言自动建模与死锁检测方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述映射过程的主结构体Translator，tcx中保存了所有函数实例的所述控制流图，lockguard_map记录了所有锁在所述控制流图中的位置，调用图用于生成不同函数的Petri网之间进行绑定；在所有的锁相关实例生成后，链接程序结束的库所。

8.基于Petri网的Rust语言自动建模与死锁检测的软件工具，其特征在于，用以执行如权利要求1至7中任一项所述的Rust语言自动建模与死锁检测方法，包括：

用户界面模块，调用Cargo以自动锁定输入包的依赖项并收集所有需要的源文件；

Rust程序源代码分析模块，用于分析Rust程序源代码并创建Rust程序中间代码；

映射到Petri网模块，用于生成锁数据流图，并将所述锁数据流图转换为Petri网；

Bug检测模块，调用Petri网分析工具，根据Petri网的可达性检测潜在的死锁并生成对应的诊断信息。

9.根据权利要求8所述的一种基于Petri网的Rust语言自动建模与死锁检测软件工具，其特征在于，所述用户界面模块调用Cargo的自定义子命令，读取一个Rust crate作为输入，连同用户提供的锁类型转换过程行为的选项，并收集所有需要的源文件。

10.根据权利要求8所述的一种基于Petri网的Rust语言自动建模与死锁检测软件工具，其特征在于，所述Petri网分析工具为PIPE工具。