随着POSIX多线程(POSIX Threads,Pthreads)广泛应用于各类复杂并发系统,由线程竞争资源或推进顺序不合适所引发的死锁问题变得越来越常见。死锁会造成多线程程序崩溃或非正常终止,对于安全性要求较高的行业会带来灾难性的后果,因此如何有效检测出POSIX多线程程序中潜在的死锁至关重要。近年来,主流的死锁检测方法主要有形式化模型静态死锁检测分析和动态死锁检测两种。相比动态死锁检测方法而言,基于形式化模型分析的静态死锁检测方法由于具备完善的数学理论并且可以在软件系统编译之前检测到程序中潜在的死锁,因此备受广大学者推崇。但是该方法仍存在以下几方面问题需要研究:(1)形式化语言和多线程程序语义描述存在很大偏差,不能直接实现多线程程序语义到形式化模型的映射;(2)使用形式化语言对多线程程序建模时,很容易造成模型过于庞大,以至于在模型检测阶段会产生状态空间爆炸;(3)难以对多线程程序指针建立等价语义的形式化模型。针对以上问题,本文基于扩展CSP(extended CSP,CSP#)提出了一种对POSIX多线程程序自动建模与死锁检测的新方法,主要从以下几方面开展研究:一、提出一种POSIX多线程程序映射为CSP#模型的方法。根据多线程程序与CSP#建模语言之间的联系,引入C++CSP框架语言作为“桥梁”,分别建立了多线程程序与C++CSP框架语言、C++CSP框架语言与CSP#模型之间的映射关系,实现了多线程程序到CSP#模型的等价语义映射。二、基于独立性变迁和迹理论提出了一种CSP#模型精简算法(Simplified CSP#Model Algorithm,SCMA),通过对CSP#模型的连续独立变迁进行合并,减少了模型变迁序列的数量,有效缓解了模型检测状态空间爆炸的问题。三、基于指针别名分析技术,提出了一种堆栈地址解引用等价替换算法(Stack Dereference Equivalent Replacement Algorithm,SDERA),通过SDERA算法对多线程程序进行预处理,解决了多线程程序与CSP#模型变量描述不一致的问题。同时,设计并实现了支持POSIX多线程程序的自动建模工具——thr2CSP#Tool,并使用PAT(Process Analysis Toolkit)工具自动对建立的形式化模型进行了死锁检测分析。基于代码规模均匀分布、使用Pthreads实现并发操作的考虑,本文选取了TCP_server、OpenSSL-服务端、threadpool、Pfscan、bzip2smp程序作为测试用例。分别对建模及模型检测进行了测试用例分析,实验结果表明,本文方法可以快速对多线程程序构建CSP#模型,并能有效检测出其中潜在的死锁,适用于大规模多线程程序的死锁检测。