【2024华为OD-E卷-100分-静态代码扫描服务】（题目+思路+Java&C++&Python解析)

题目描述

华为OD-E卷中的一道题目是关于静态代码扫描服务的。假设你正在开发一个静态代码扫描工具，该工具可以扫描代码并识别出潜在的缺陷或不符合编码规范的地方。题目要求你实现一个基础版本，能够扫描给定的代码片段，并识别出其中的一些常见缺陷，例如：

1. 空指针访问
2. 数组越界访问
3. 未处理的异常
4. 不必要的对象创建

你需要实现一个函数，该函数接收代码片段作为输入，并返回一个包含识别到的缺陷列表的字符串。

思路解析

为了实现这个静态代码扫描工具的基础版本，我们可以采取以下步骤：

1. 词法分析：解析代码片段，提取出关键字、变量名、操作符等。
2. 语法分析：根据提取的词法单元，构建语法树（AST），理解代码的结构。
3. 规则匹配：定义一组规则，用于识别上述提到的常见缺陷。
4. 缺陷报告：遍历语法树，应用规则匹配，收集并报告识别到的缺陷。

由于题目要求实现一个基础版本，我们不会实现一个完整的编译器前端，而是采用一些简化的方法，比如正则表达式匹配，来模拟这个过程。

Java 实现

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.regex.Matcher;
import java.util.regex.Pattern;

public class StaticCodeScanner {

    public static List scanCode(String code) {
        List defects = new ArrayList<>();

        // 空指针访问
        String nullAccessPattern = "\\b[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*\\s*=\\s*null\\s*;.*\\b\\1\\b\\.";
        if (Pattern.matches(".*" + nullAccessPattern + ".*", code)) {
            defects.add("Potential null pointer access");
        }

        // 数组越界访问
        String arrayOutOfBoundsPattern = "\\b[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*\\s*\\[\\s*[0-9]+\\s*\\]\\s*;.*\\b\\1\\s*\\[\\s*[^0-9a-zA-Z_\\s]*\\s*\\]\\s*;";
        if (Pattern.matches(".*" + arrayOutOfBoundsPattern + ".*", code)) {
            defects.add("Potential array out of bounds access");
        }

        // 未处理的异常
        String unhandledExceptionPattern = "\\btry\\b.*\\bcatch\\b.*";
        if (!Pattern.compile(unhandledExceptionPattern).matcher(code).find()) {
            defects.add("Potential unhandled exception");
        }

        // 不必要的对象创建
        String unnecessaryObjectCreationPattern = "\\bnew\\b\\s+[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*\\s*\\(\\s*\\)\\s*;";
        Matcher matcher = Pattern.compile(unnecessaryObjectCreationPattern).matcher(code);
        while (matcher.find()) {
            String objectName = matcher.group().split("\\s+")[1].replaceAll("\\(\\)", "");
            if (!Pattern.compile("\\b" + objectName + "\\b\\s*=\\s*new\\b.*").matcher(code).find()) {
                defects.add("Unnecessary object creation: " + objectName);
                break; // 简化处理，只报告一个
            }
        }

        return defects;
    }

    public static void main(String[] args) {
        String code = "String str = null; str.length();\n" +
                      "int[] arr = new int[5]; arr[10] = 1;\n" +
                      "try { int x = 1 / 0; } finally { System.out.println(\"Finally\"); }\n" +
                      "new String();";
        List defects = scanCode(code);
        for (String defect : defects) {
            System.out.println(defect);
        }
    }
}

C++ 实现

#include
#include
#include
#include

std::vector scanCode(const std::string& code) {
    std::vector defects;

    // 空指针访问
    std::regex nullAccessPattern(R"(\b[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*\s*=\s*null\s*;.*\b\1\b\.)");
    if (std::regex_search(code, nullAccessPattern)) {
        defects.push_back("Potential null pointer access");
    }

    // 数组越界访问
    std::regex arrayOutOfBoundsPattern(R"(\b[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*\s*\[\s*[0-9]+\s*\]\s*;.*\b\1\s*\[\s*[^0-9a-zA-Z_\s]*\s*\]\s*;)");
    if (std::regex_search(code, arrayOutOfBoundsPattern)) {
        defects.push_back("Potential array out of bounds access");
    }

    // 未处理的异常
    std::regex unhandledExceptionPattern(R"(\btry\b.*\bcatch\b.*)");
    if (!std::regex_search(code, unhandledExceptionPattern)) {
        defects.push_back("Potential unhandled exception");
    }

    // 不必要的对象创建
    std::regex unnecessaryObjectCreationPattern(R"(\bnew\b\s+[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*\s*\(\s*\)\s*;)");
    std::smatch match;
    while (std::regex_search(code, match, unnecessaryObjectCreationPattern)) {
        std::string objectName = match[0].substr(match[0].find_last_of(" ") + 1);
        objectName = objectName.substr(0, objectName.find_first_of("("));
        std::regex objectUsePattern(R"(\b" + objectName + R"\b\s*=\s*new\b.*)");
        if (!std::regex_search(code, objectUsePattern)) {
            defects.push_back("Unnecessary object creation: " + objectName);
            break; // 简化处理，只报告一个
        }
    }

    return defects;
}

int main() {
    std::string code = "String str = null; str.length();\n"
                       "int arr[5]; arr[10] = 1;\n"
                       "try { int x = 1 / 0; } catch (...) {} finally { std::cout << \"Finally\"; }\n"
                       "new String();";
    std::vector defects = scanCode(code);
    for (const auto& defect : defects) {
        std::cout << defect << std::endl;
    }
    return 0;
}

Python 实现

import re

def scan_code(code):
    defects = []

    # 空指针访问
    null_access_pattern = r'\b[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*\s*=\s*null\s*;.*\b\1\b\.'
    if re.search(null_access_pattern, code):
        defects.append("Potential null pointer access")

    # 数组越界访问
    array_out_of_bounds_pattern = r'\b[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*\s*\[\s*[0-9]+\s*\]\s*;.*\b\1\s*\[\s*[^0-9a-zA-Z_\s]*\s*\]\s*;'
    if re.search(array_out_of_bounds_pattern, code):
        defects.append("Potential array out of bounds access")

    # 未处理的异常
    unhandled_exception_pattern = r'\btry\b.*\bcatch\b.*'
    if not re.search(unhandled_exception_pattern, code):
        defects.append("Potential unhandled exception")

    # 不必要的对象创建
    unnecessary_object_creation_pattern = r'\bnew\b\s+[a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*\s*\(\s*\)\s*;'
    for match in re.finditer(unnecessary_object_creation_pattern, code):
        object_name = match.group().split()[1].replace('()', '')
        object_use_pattern = fr'\b{object_name}\b\s*=\s*new\b.*'
        if not re.search(object_use