# Анализ потока данных \(data\-flow analysis\)

Анализ потока данных \(data\-flow analysis\) — это метод получения информации о потенциальном диапазоне значений, которые могут быть вычислены в различных точках компьютерной программы\.

Статические анализаторы используют анализ потока данных для углублённого поиска различных проблем в коде\. К числу таких проблем относятся: [SQL\-инъекция](https://pvs-studio.ru/ru/blog/terms/6507/), [выход за границу массива](https://pvs-studio.ru/ru/blog/terms/0071/), [недостижимый код](https://pvs-studio.ru/ru/blog/terms/0090/), [возможный доступ по нулевой ссылке](https://pvs-studio.ru/ru/blog/terms/6694/) и многие другие\.

Для лучшего понимания возможностей анализа потока данных рассмотрим примеры кода и применение данного механизма на них\.

Ошибка в коде проекта ScreenToGif, найденная статическим анализатором PVS\-Studio:

```cpp
protected override void OnPreviewKeyDown(KeyEventArgs e)
{
  ....
  if (Text.Length > 8)                           // <=
  {
    e.Handled = true;
    return;
  }

  if (Text.Length == 1){....}
  else if (Text.Length == 4) {....}
  else if (Text.Length == 7) {....}
  else if (Text.Length == 10)                    // <=
    Text = Text.Substring(0, 9) + Text.Substring(6, 1).PadLeft(3, '0');
  ....
}
```

Предупреждение анализатора PVS\-Studio:

[V3022](https://pvs-studio.ru/ru/docs/warnings/v3022/)\. Expression 'Text\.Length \=\= 10' is always false\.

Благодаря механизму анализа потока данных найдено условие, которое всегда ложно\. Работает это следующим образом\.

Выражение `if(Text.Length > 8)` с `return` в теле ограничивает возможные значения `Text.Length` после выполнения блока `if` интервалом \[int\.MinValue, 7\]\. Затем при проверке `Text.Length == 10` полученная ранее информация указывает на ложность условия, так как значение `10` не входит в указанный выше диапазон\. Кроме того, все остальные проверки `Text.Length` также учитываются, и значения `1`, `4`, `7` будут исключены из возможных\. 

Пример с потенциальным разыменованием нулевой ссылки:

```cpp
int ExampleOfNullDereference(bool flag)
{
  string potentiallyNullStr = flag ? "not null" : null;

  return potentiallyNullStr.GetHashCode();
}
```

Сначала анализ потока данных получит информацию о возможных значениях переменной `potentiallyNullStr` из выражения ` flag ? "not null" : null`\. Поскольку среди этих значений есть `null`, в момент вызова `GetHashCode()` возможно разыменование нулевой ссылки, что вызовет исключение\. Используя информацию, полученную от анализа потока данных, анализаторы могут обнаружить эту проблему\.

Предупреждение анализатора PVS\-Studio:

[V3080](https://pvs-studio.ru/ru/docs/warnings/v3080/)\. Possible null dereference\. Consider inspecting 'potentiallyNullStr'\.

Пример анализа потока данных с `bool`:

```cpp
void ExampleOfAlwaysFalseExpression(bool flag)
{
  if (flag)
  {
    Console.WriteLine("Positive");
    if (!flag)
    {
      Console.WriteLine("Negative");
    }
  }
}
```

Анализ потока данных, исходя из оператора `if`, получает информацию, что в блоке `then` условие оператора принимает значение `true`\. Таким образом, для блока `then` из выражения `if(flag)` становится известно, что переменная `flag` может иметь только одно значение — `true`\. Используя эту информацию, статический анализатор может определить, что выражение `!flag` внутри данного блока `then` всегда будет ложным\.

Сообщение PVS\-Studio, выданное при анализе данного кода:

[V3022](https://pvs-studio.ru/ru/docs/warnings/v3022/)\. Expression '\!flag' is always false\.

Приведённые выше примеры являются простыми случаями использования анализа потока данных\. Используя комбинации данного подхода с другими механизмами, например, [межмодульным анализом](https://pvs-studio.ru/ru/blog/terms/6791/), статический анализатор способен выявлять сложные цепочки изменений данных и использовать их при поиске потенциальных уязвимостей и ошибок\.

<details>
   <summary>Определение анализа потока данных по ГОСТ Р 71207–2024\\\.</summary>

[ГОСТ Р 71207\-2024](https://pvs-studio.ru/ru/pvs-studio/gost-71207/) — Статический анализ программного обеспечения\. В разделе терминов дано следующее определение межмодульного анализа:

Анализ потока данных — статический анализ, при котором определяются свойства обрабатываемых программой данных\. Могут определяться возможные значения переменных и констант, точки программы, в которых используются определённые переменные, и прочее\.


</details>
**Дополнительные ссылки**

1\. [Технологии, используемые в PVS\-Studio \(соответствует ГОСТ Р 71207—2024\)](https://pvs-studio.ru/ru/docs/manual/6521/#ID12A6DDC52E)

2\. Андрей Карпов, Павел Еремеев\. [Технологии статического анализа кода PVS\-Studio](https://pvs-studio.ru/ru/blog/posts/0908/)

3\. Андрей Карпов\. [Как работает статический анализ?](https://pvs-studio.ru/ru/blog/posts/1048/)

4\. Никита Липилин\. [Эволюция PVS\-Studio: анализ потока данных для связанных переменных](https://pvs-studio.ru/ru/blog/posts/csharp/0942/)