查找嵌入式C語言程序/軟件中的缺陷的多種技術(shù)

我們的測試用例查找到了更多的內(nèi)存相關(guān)錯(cuò)誤。很顯然，當(dāng)失敗處理函數(shù)被調(diào)用時(shí)，我們的內(nèi)存初始化存在問題（空指針）。通過更進(jìn)一步的分析，我們發(fā)現(xiàn)在reportSensorValue()函數(shù)中存在函數(shù)調(diào)用順序錯(cuò)誤。

finalize()函數(shù)先于printMessage()函數(shù)被調(diào)用，但是finalize()函數(shù)中釋放了printMessage()函數(shù)需要使用的內(nèi)存。

void finalize()
{
if (messages) {
free(messages[0]);
free(messages[1]);
free(messages[2]);
}
free(messages);
}

將函數(shù)調(diào)用順序進(jìn)行修改后，我們重新運(yùn)行程序。

這樣我們就解決了上面報(bào)告中的第一個(gè)錯(cuò)誤。現(xiàn)在我們再來分析報(bào)告中的第二個(gè)錯(cuò)誤：即打印信息中的AccessViolatiONException。產(chǎn)生這個(gè)錯(cuò)誤的原因是相應(yīng)的消息列表未經(jīng)初始化。為了解決該問題，我們在打印該信息前調(diào)用一次initialize()函數(shù)來對其進(jìn)行初始化。經(jīng)修改后的函數(shù)如下所示：

void reportSensorFailure()
{
initialize();
printMessage(ERROR, 0);
finalize();
}

當(dāng)我們再次運(yùn)行該測試用例時(shí)，僅有一個(gè)任務(wù)被報(bào)告出來：未經(jīng)驗(yàn)證的單元測試用例（an unvalidated unit test case），這其實(shí)并不算一條錯(cuò)誤。我們只需對輸出進(jìn)行一下驗(yàn)證，以將該測試用例轉(zhuǎn)換為回歸測試。通過創(chuàng)建合適的斷言，C++test會(huì)自動(dòng)為我們完成這些步驟。

接下來我們再次運(yùn)行整個(gè)程序。覆蓋率分析告訴我們幾乎整個(gè)程序都已經(jīng)被覆蓋到了，并且沒有發(fā)現(xiàn)任何內(nèi)存錯(cuò)誤。

這樣就結(jié)束了嗎？其實(shí)不然。雖然我們運(yùn)行了整個(gè)程序并為未覆蓋到的函數(shù)創(chuàng)建了單元測試用例，但還是有一些路徑是沒有被覆蓋到的。我們?nèi)匀豢梢岳^續(xù)創(chuàng)建單元測試用例，但是若指望通過這樣的方法來覆蓋程序中的所有路徑將耗費(fèi)相當(dāng)長的時(shí)間。或者我們使用另外的方法，使用數(shù)據(jù)流分析來對這些路徑進(jìn)行模擬。

數(shù)據(jù)流分析

我們使用C++test的BugDetective來進(jìn)行數(shù)據(jù)流分析，BugDetective能模擬系統(tǒng)中的不同路徑并檢查這些路徑中是否存在潛在的問題。進(jìn)行數(shù)據(jù)流分析后，我們得到如下結(jié)果：

仔細(xì)分析報(bào)告的結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)程序中存在一條未被覆蓋到的潛在路徑可能會(huì)造成在finalize()函數(shù)中出現(xiàn)兩次free的操作。在程序中，reportSensorValue()函數(shù)調(diào)用了finalize()函數(shù)，然后finalize()函數(shù)調(diào)用了free()。同時(shí)，finalize()函數(shù)還會(huì)被mainLoop()函數(shù)調(diào)用。我們可以修改finalize()函數(shù)以使其更加智能化，從而修復(fù)這個(gè)問題，修改后的代碼如下：

void finalize()
{
if (messages) {
free(messages[0]);
free(messages[1]);
free(messages[2]);
free(messages);
messages = 0;
}
}

現(xiàn)在我們再次運(yùn)行數(shù)據(jù)流分析，得到的結(jié)果將只有兩個(gè)問題：

這里我們可能使用了-1作為索引來訪問了數(shù)組。這是由于整型變量index被設(shè)置的初始值為-1，并且存在一條可能通過if語句的路徑在未將該整型變量正確的進(jìn)行初始化之前便調(diào)用了printMessage()函數(shù)。運(yùn)行時(shí)分析未檢查到這樣的一條路徑，并且該路徑很有可能在真實(shí)世界中永遠(yuǎn)不可能被執(zhí)行到。這就是靜態(tài)數(shù)據(jù)流分析相對于運(yùn)真實(shí)運(yùn)行時(shí)內(nèi)存監(jiān)測最主要的不足：數(shù)據(jù)流分析能檢查出潛在的路徑，這些路徑可能包含在程序?qū)嶋H執(zhí)行過程中不會(huì)執(zhí)行到或不存在的路徑。盡管如此，為了做到有備無患，我們刪除了上述的不必要的條件（value>=0）以修改這個(gè)潛在的錯(cuò)誤。