到達不能コード

コンピュータプログラミングにおいて、到達不能コードとは、プログラムのソースコードの一部であり、プログラムの残りの部分からそのコードへの制御フローパスが存在しないために実行できないコードです。 ^[1]

到達不能コードはデッドコードと呼ばれることもありますが[ ^{2] [3]、}デッドコードは実行されるもののプログラムの出力に影響を与えないコードを指す場合もあります。[ ^4]

到達不能なコードは、一般的に、いくつかの理由から望ましくないと見なされます。

• メモリを不必要に消費する
• CPUの命令キャッシュを不必要に使用する可能性がある
  • これによりデータの局所性も低下する可能性がある
• 決して使用されないコードのテスト、保守、文書化に時間と労力が費やされる可能性がある
  • 場合によっては、コードを使用するのは自動テストのみであることもあります。

到達不能コードには、ブレークポイント後にプログラムが停止している間にデバッガーを介して手動で呼び出したりジャンプしたりするための関数のライブラリを提供するなど、いくつかの正当な用途があります。これは、プログラムの内部状態を調べてきれいに印刷する場合に特に便利です。開発者がクライアントの実行中のインスタンスにデバッガーを接続できるように、出荷された製品にそのようなコードを含めることは理にかなっているかもしれません。

到達不能なコードが存在する理由は、次のようなものが考えられます。

• 複雑な条件分岐におけるプログラミングエラー
• 最適化コンパイラによって実行される内部変換の結果。
• 新しいコードや修正されたコードのテストが不完全
• レガシーコード
  • 別の実装によって置き換えられたコード
  • 到達可能なコードと混ざっているため、プログラマーが削除しないことにした到達不可能なコード
  • 現在のユースケースでは決して必要のない、潜在的にアクセス可能なコード
  • 後で必要になる場合に備えて意図的に保持されている休止コード
• デバッグにのみ使用されるコード。

レガシー コードとは、かつては役に立ったものの、現在は使用されておらず、必要ともされていないコードです。ただし、アクセス不能コードは、複雑なライブラリ、モジュール、またはルーチンの一部である可能性があり、他のユーザーにとって役に立ったり、特定のシナリオでは満たされない条件で役に立ったりする場合もあります。

このような条件付きで到達不可能なコードの例としては、コンパイラのランタイム ライブラリ内の一般的な文字列書式設定関数の実装が挙げられます。この関数には、考えられるすべての引数を処理するための複雑なコードが含まれていますが、実際に使用されるのはそのうちのごく一部のみになります。コンパイラは、通常、コンパイル時に未使用のコード セクションを削除することはできません。これは、動作が実行時の引数の値によって大きく左右されるためです。

この C コードの一部では、

int foo ( int X 、int Y ) { return X + Y ; int Z = X * Y ; }     

       
         

関数は常にその前に戻るため、定義int Z = X * Y;に到達することはありません。したがって、Z にはストレージを割り当てたり初期化したりする必要はありません。

2014年2月のAppleのSSL/TLSには、正式にはCVE - 2014-1266、非公式には「goto failバグ」として知られる重大なセキュリティ上の欠陥が含まれていました。 ^{[5] [6]} 関連するコードフラグメント^[7]は次の とおりです。

static OSStatus SSLVerifySignedServerKeyExchange ( SSLContext * ctx 、bool isRsa 、SSLBuffer signedParams 、uint8_t * signature 、UInt16 signatureLen ) { OSStatus err ; ... if (( err = SSLHashSHA1 . update ( & hashCtx 、& serverRandom )) != 0 ) goto fail ; if (( err = SSLHashSHA1 . update ( & hashCtx 、& signedParams )) != 0 ) goto fail ; goto fail ; if (( err = SSLHashSHA1 . final ( & hashCtx 、& hashOut )) != 0 ) goto fail ; ... fail : SSLFreeBuffer ( & signedHashes ); SSLFreeBuffer ( & hashCtx ); return err ; } 
     
                                    

            
    
 
          
         
          
         
         
          
         
    
 

    
    
     

ここでは、2つの連続した文がありますgoto fail。C言語の構文では、2番目の文は無条件であり、常にの呼び出しをスキップしますSSLHashSHA1.final。その結果、errはSHA1更新操作のステータスを保持し、署名検証が失敗することはありません。^[5]

ここで、到達不能なコードは関数の呼び出しですfinal。^[6] Clangコンパイラにオプションを適用すると、-Weverything到達不能コード分析が含まれ、このコードに対してアラームがトリガーされます。^[6]

C++では、いくつかの構造は未定義の動作をするように指定されています。コンパイラは任意の動作を実装することも、まったく動作を実装しないことも自由にでき、通常、最適化コンパイラはコードが到達不能であると想定します。^[8]

到達不能コードの検出は、制御フロー解析の一種で、プログラムがどのような状態でも到達できないコードを見つけるためのものです。一部の言語（Java ^{[9]など）では、到達不能コードの特定の形式は明示的に禁止されています。到達不能コードを削除する最適化は、}デッドコード除去として知られています。

最適化コンパイラによって実行される変換 (共通部分式の削除など) の結果として、コードが到達不能になる場合があります。

実際には、分析の洗練度は、検出される到達不能コードの量に大きな影響を与えます。たとえば、定数の折りたたみと単純なフロー分析により、次のコードの if ステートメントの内部が到達不能であることが示されます。

N = 2 + 1 ;​     

if ( N == 4 ) { /* 到達不能 */ }   

   

ただし、次のコードで対応するブロックが到達不能であることを理解するには、さらに高度な処理が必要です。

ダブルX = sqrt ( 2 );   

if ( X > 5 ) { /* 到達不能 */ }   

    

到達不能コード除去手法は、デッドコード除去や冗長コード除去と同じクラスの最適化です。

場合によっては、単純な到達不能基準とプロファイラーの使用を組み合わせて、より複雑なケースを処理するのが実用的なアプローチになることがあります。プロファイリングは一般に、コードの到達不能性については何も証明できませんが、潜在的に到達不能なコードを見つけるための優れたヒューリスティックになる可能性があります。疑わしいコードが見つかったら、より強力なコード分析ツールや手動による分析などの他の方法を使用して、コードが本当に到達不能かどうかを判断できます。

• コードカバレッジ
• 冗長コード
• デッドコード
• オックスボウコード
• 停止問題– コードが到達不可能かどうかを判断する一般的な問題は、停止問題と同じくらい難しく、したがって決定不可能である。

• Appel, AW 1998 『Java における最新のコンパイラ実装』、ケンブリッジ大学出版局。
• Muchnick SS 1997 高度なコンパイラの設計と実装。Morgan Kaufmann。