Dialect-Based Points-to Analysis for MLIR

Bc. Robert Konicar

Diplomová práce

Anotace:

Analýza ukazatelů je technika statické analýzy používaná v nástrojích pro úlohy, jako jsou optimalizace programů, detekce chyb a bezpečnostní analýza. V praxi ale může být přesná analýza ukazatelů výpočetně náročná a nemusí dobře škálovat pro větší programy. Tato diplomová práce si klade za cíl zlepšit výkon analýzy ukazatelů, aniž by došlo ke ztrátě přesnosti, a to zavedením doménově specifické abstrakce, která zmenší velikost analyzovaného problému. Tento přístup jsme implementovali v nástroji PoTATo, založeném na knihovně MLIR, který obsahuje optimalizace zaměřené na minimalizaci velikosti mezireprezentace používané během analýzy. Naimplementovali jsme převod z LLVM na naši abstrakci pro analýzu ukazatelů a poskytli implementace Andersenovy a Steensgaardovy analýzy. Implementované optimalizace vedly k rychlejšímu běhu analýzy při testování na programech v jazyce C. Přestože vyhodnocení nepřineslo jednoznačné výsledky, tato práce vytváří základ pro další výzkum přínosů tohoto přístupu.

Abstract:

Points-to analysis is a static analysis technique used in tools for tasks such as program optimization, bug detection, and security analysis. In practice, precise points-to analysis can be computationally expensive and may not scale well to larger programs. This thesis aims to improve the performance of points-to analysis without sacrificing precision by introducing a custom domain-specific abstraction to reduce the size of the problem. We implemented this approach in an MLIR-based tool called PoTATo, which incorporates optimizations to minimize the size of the IR used during analysis. We have implemented a conversion from LLVM to our points-to abstraction and provide the implementation of Andersen's and Steensgaard's analyses. The optimisations resulted in faster analysis runtimes for these analyses when tested on C programs. While the evaluation was inconclusive, this work lays a foundation for further research into the benefits of the approach.

Keywords

Points-to analysis, MLIR, static analysis, C, C++, optimisation, domain-specific representation, dialect, PoTATo

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 17. 12. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 3. 2. 2025
• Vedoucí: prof. Ing. Tomáš Vojnar, Ph.D.
• Oponent: Ing. David Kozák

Masarykova univerzita

Fakulta informatiky

Magisterský studijní program / obor:
Teoretická informatika / Formální analýza počítačových systémů