基于符号执行的软件静态测试研究

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静态测试实验报告

静态测试实验报告1. 简介静态测试是软件开发过程中的一种重要测试方法，主要通过检查源代码、设计文档和其他软件开发过程中产生的文档，以发现软件中存在的缺陷和错误。

本文将介绍静态测试的基本概念、常用的静态测试方法和实验结果分析。

2. 静态测试方法2.1 代码审查代码审查是一种常用的静态测试方法，通过对源代码的逐行检查，发现其中可能存在的错误和潜在的问题。

代码审查可以手动进行，也可以借助静态代码分析工具辅助完成。

在代码审查过程中，可以关注以下几个方面：•代码规范：检查代码是否符合编码规范，如命名规范、缩进规范等。

•逻辑错误：检查代码中是否存在逻辑错误，如条件判断是否正确、循环是否正确等。

•安全性问题：检查代码是否存在潜在的安全性问题，如输入校验不完善、SQL注入漏洞等。

2.2 文档审查除了代码审查外，文档审查也是一种常用的静态测试方法。

在软件开发过程中，会产生大量的设计文档、需求文档等，这些文档中可能存在错误和矛盾之处。

通过仔细审查这些文档，可以及早发现和解决问题。

在文档审查过程中，可以关注以下几个方面：•一致性检查：检查文档之间的一致性，如需求文档和设计文档之间的一致性。

•完整性检查：检查文档的完整性，是否存在关键信息的缺失。

•可读性检查：检查文档的可读性，是否易于理解和使用。

3. 实验设计本次实验旨在比较代码审查和文档审查对于发现软件错误的效果。

实验采用了以下步骤：1.随机选择了10个源代码文件和10个设计文档作为实验样本。

2.将这些样本分为两组，一组进行代码审查，另一组进行文档审查。

3.在代码审查组中，由一名经验丰富的开发人员对源代码进行逐行审查，记录发现的错误和问题。

4.在文档审查组中，由一名经验丰富的软件测试人员对设计文档进行仔细审查，记录发现的错误和问题。

5.对实验结果进行统计分析，比较代码审查和文档审查的效果。

4. 实验结果分析经过实验，我们得到了以下结果：•代码审查组共发现了20个错误和问题，平均每个样本发现2个问题。

软件工程中的静态代码分析技术

软件工程中的静态代码分析技术软件工程是一门涉及广泛的学科，它的复杂性不仅体现在软件本身的复杂性上，还包括软件的开发、维护、测试等各方面。

软件开发是一个高度复杂的过程，由于软件系统的非线性和不确定性，每个开发者都很难保证自己的程序无论何时、何处都是正确的。

这就需要软件开发者使用静态代码分析技术和工具来帮助提高软件质量。

静态代码分析技术是指在程序没有运行的情况下对代码进行分析，以确定代码中存在的错误、漏洞、死代码等，以及可能出现的性能瓶颈或是其他潜在的问题。

它使得开发人员可以在开发过程中更早地发现和解决问题，从而减少了开发成本和时间，提高了软件的可靠性、性能和安全性。

下面将介绍几种常见的静态代码分析技术。

1. 代码文本分析代码文本分析是指根据程序的源代码进行分析，通过语法分析、断句分析、语义分析、上下文分析等技术，找出代码中可能存在的错误和不规范的编程风格。

这种分析技术具有高效、快速和准确的特点，可以用于大规模和复杂系统的代码分析。

几种常见的代码文本分析工具包括PMD、Checkstyle、FindBugs等。

2. 符号执行符号执行是一种逐行分析程序执行过程的技术，通过对程序中用于控制程序执行的各种条件的符号符合（而不是具体的数值）进行分析，来推导出不同的运行路径和可能的漏洞。

符号执行可以检测到数据溢出、分支语句中的逻辑错误、错误的函数调用等问题。

常见的符号执行工具有KLEE、S2E等。

3. 数据流分析数据流分析技术是一种在程序的执行过程中通过对程序数据流的追踪来确定可能的错误和漏洞。

它通过分析程序中变量的取值和变化来确定代码的执行路径和可能存在的漏洞。

常见的数据流分析工具有Coverity和CodeSonar等。

4. 模型检查模型检查是一种基于模型的自动验证技术，它根据系统的模型来产生逻辑或时间上的性质，以确定该系统是否具有这些性质。

模型检查通常用于复杂的系统，如软件、硬件、网络等。

并且，它能够自动化检测出不属于系统设计规范的行为。

静态分析技术在软件安全检测中的应用

静态分析技术在软件安全检测中的应用一、静态分析技术概述静态分析技术是一种在不执行程序代码的情况下，通过分析源代码或二进制文件来评估软件安全性的方法。

这种技术可以揭示潜在的安全漏洞、编程错误和代码质量问题，从而在软件开发的早期阶段就识别和修复这些问题。

静态分析技术的应用，对于提升软件的安全性和可靠性具有重要意义。

1.1 静态分析技术的核心特性静态分析技术的核心特性主要体现在以下几个方面：- 自动化：静态分析工具可以自动化执行，无需人工干预，从而节省时间和资源。

- 覆盖面广：静态分析可以覆盖代码的各个方面，包括语法、逻辑和安全等。

- 无需运行环境：静态分析不需要程序运行，因此不受运行环境的限制。

- 可重复性：静态分析的结果具有高度的可重复性，可以保证分析的一致性。

1.2 静态分析技术的应用场景静态分析技术的应用场景非常广泛，包括但不限于以下几个方面：- 代码审查：在软件开发过程中，静态分析技术可以辅助开发人员进行代码审查，发现潜在的问题。

- 安全审计：静态分析技术可以用于安全审计，帮助安全专家识别软件中的安全漏洞。

- 质量保证：静态分析技术可以作为质量保证的一部分，确保软件的代码质量。

- 教育和培训：静态分析技术也可以用于教育和培训，帮助学生和新员工学习编程规范和安全最佳实践。

二、静态分析技术的实现原理静态分析技术的实现原理涉及多个层面，包括语法分析、数据流分析、控制流分析等。

2.1 语法分析语法分析是静态分析的第一步，它通过解析源代码来构建抽象语法树（AST）。

AST是源代码的树状表示，它捕获了代码的结构和语法规则。

2.2 数据流分析数据流分析是一种分析程序中数据流动的技术。

它可以帮助识别变量的来源和去向，以及它们如何影响程序的行为。

数据流分析对于发现潜在的数据泄露和不安全的数据处理模式至关重要。

2.3 控制流分析控制流分析关注程序的执行路径，它分析程序中各个语句的执行顺序。

通过控制流分析，可以识别潜在的逻辑错误和不安全的控制路径。

基于静态代码分析的软件安全缺陷检测技术

基于静态代码分析的软件安全缺陷检测技术软件安全一直是互联网时代的重要课题之一。

随着软件的广泛应用和大规模开发，软件安全问题也变得愈发突出。

为了确保软件的稳定性和安全性，静态代码分析技术被广泛应用于软件安全缺陷的检测与修复。

静态代码分析是一种通过分析源代码的结构和语义规则来检测软件安全缺陷的方法。

与动态测试不同，静态代码分析可以在软件运行之前进行，帮助开发人员及早发现和修复软件中的安全问题，以防止这些问题在实际运行过程中造成严重后果。

静态代码分析技术基于对源代码的语法和语义的分析，通过静态分析器对源代码进行扫描，检测并报告可能存在的软件安全缺陷。

常见的静态代码分析工具包括Coverity、FindBugs、PMD等。

静态代码分析技术可以帮助开发人员发现各种常见的软件安全缺陷，例如缓冲区溢出、空指针引用、逻辑错误、代码注入等。

这些缺陷可能导致程序异常、崩溃、数据泄露、远程代码执行等安全漏洞，并可能被恶意攻击者利用进一步侵入系统或获取敏感信息。

静态代码分析技术的优势在于早期发现和修复软件安全问题，减少软件开发中的安全漏洞。

与传统的人工代码审查相比，静态代码分析可以自动化进行，大大提高了效率和准确性。

静态代码分析可以应用于大型软件项目，无需手动测试所有路径，大大缩减了测试成本和时间。

然而，静态代码分析技术也存在一些局限性。

分析器可能会产生误报和漏报。

由于静态代码分析无法模拟程序的实际运行环境，因此可能会误判一些合法的代码，或者漏掉一些存在的潜在问题。

静态代码分析工具需要准确的编译环境和代码库支持，否则可能无法正确分析代码。

静态代码分析只能发现已知的安全漏洞，无法发现未知的漏洞。

为了提高静态代码分析技术的效果和可靠性，可以考虑以下几点。

开发人员需要了解和熟悉静态代码分析工具的使用方法和规则，以确保正确使用分析工具。

需要建立完善的代码审查机制和流程，将静态代码分析技术与人工审查有机结合，提高代码质量和安全性。

一种基于符号执行的测试用例生成方法

现代软件系统已经变得越来越复杂，在软件开发过程中对系统进行有效的测试变得越来越重要。

测试是基于需求、设计、开发和部署的软件开发过程中的一项重要活动。

在测试中，我们需要找到尽可能多的错误和缺陷，以确保软件系统的质量和可靠性。

与此同时，测试过程也需要尽可能地覆盖系统中的所有分支和路径，使测试覆盖率更全面。

Test Case 的生成是测试活动中的一个重要组成部分，它能够帮助测试人员更好的检测软件系统的缺陷。

符号执行是一种近年来比较流行的测试用例生成方法，在软件测试中扮演了重要的角色。

符号执行是一种自动化完整路径覆盖的方法，它能够产生高覆盖率的测试用例，检测到隐藏的缺陷，减少测试人员数量和测试时间。

因此，符号执行成为软件测试领域的热门技术。

本文提出一种基于符号执行的测试用例生成方法，该方法可以有效地覆盖测试对象，并且可以检测隐藏的缺陷。

本文将主要介绍符号执行的基本原理、技术细节和符号执行中的测试用例生成方法。

1. 符号执行的基本概念符号执行是一种程序静态分析技术，其本质是将程序中的变量视为符号变量而非实际变量来处理。

符号执行将程序视为输入和路径受限制的函数。

在程序中，符号值代替实际值，程序执行能够表现出不同的路径。

符号执行通过对程序中所有路径的符号变量建立符号化条件，并解决这些条件来确认程序中所有可能的执行路径。

因此，符号执行可以为每条执行路径生成一个具有一定输入条件的测试用例，并且这些测试用例可以检测到隐藏的缺陷。

符号执行的核心任务是将程序中的变量替换为符号变量。

符号变量包含符号值、constraints 和solver。

符号值表示一个变量或者内存单元的符号表示，constraints 表示一个特定路径下的执行条件，solver 用来解决约束条件。

对符号变量的修改可以生成多个可行的解，因此符号执行是一种完整路径覆盖技术，它基于给定的符号输入自动执行程序，并跟踪程序中的所有分支和路径，以生成每个路径上的符号约束条件的解。

静态测试实验报告

一、实验目的本次实验旨在通过静态测试方法，对软件代码进行质量评估，以发现潜在的错误和缺陷，提高软件的可靠性和安全性。

静态测试是一种不执行程序代码的测试方法，通过分析代码结构、语法、逻辑和接口等，评估代码的质量。

二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 开发工具：Visual Studio 20193. 编程语言：C++4. 静态测试工具：Checkmarx、SonarQube三、实验内容1. 测试准备（1）选择待测试的代码：本次实验选择了一个简单的C++项目，包含主函数和几个辅助函数。

（2）安装静态测试工具：根据项目需求和工具特点，选择了Checkmarx和SonarQube作为静态测试工具。

（3）配置测试环境：设置静态测试工具的参数，包括代码路径、测试级别、报告格式等。

2. 静态测试执行（1）Checkmarx测试：- 运行Checkmarx工具，对代码进行静态扫描。

- 分析扫描结果，识别出潜在的缺陷和错误。

- 根据缺陷类型和严重程度，对代码进行修改和优化。

（2）SonarQube测试：- 将代码导入SonarQube平台，配置代码库和项目信息。

- 运行静态测试，生成测试报告。

- 分析报告，识别出代码中的缺陷和潜在风险。

3. 缺陷分析通过Checkmarx和SonarQube的测试结果，发现以下几类缺陷：（1）语法错误：例如，缺少分号、括号不匹配等。

（2）逻辑错误：例如，条件判断错误、循环条件错误等。

（3）编码规范问题：例如，命名不规范、代码格式不统一等。

（4）潜在安全风险：例如，SQL注入、XSS攻击等。

4. 缺陷修复根据测试结果，对代码进行修改和优化，修复以下缺陷：（1）修复语法错误：例如，添加缺失的分号、修正括号不匹配等。

（2）优化逻辑：例如，修正条件判断错误、调整循环条件等。

（3）改进编码规范：例如，统一命名规范、调整代码格式等。

（4）加强安全防护：例如，添加输入验证、使用安全编码规范等。

静态分析工具和动态分析工具在软件测试中的应用比较

静态分析工具和动态分析工具在软件测试中的应用比较随着软件系统的复杂性不断提高，软件测试作为保障软件质量的重要环节也变得越来越重要。

为了提高软件测试的效率和准确性，静态分析工具和动态分析工具应运而生。

本文将详细介绍静态分析工具和动态分析工具的定义、原理、特点及在软件测试中的应用比较。

一、静态分析工具1.定义静态分析工具又称静态源代码分析工具，是一类基于源代码（或二进制代码）的静态分析技术和工具。

它们通过分析源代码的结构、语法、语义和约束条件等信息，进行检查、推理、模拟和验证等操作，从而对软件的缺陷、错误、漏洞和规范性问题等进行自动化诊断、定位和修复，以提高软件的可靠性、安全性和可维护性。

2.原理静态分析工具的主要原理是对源代码进行语法和语义分析，构建程序的内部表示（如语法树、CFG、DAG等），并利用这些表示对程序进行推理和检查。

常见的静态分析技术包括符号执行、数据流分析、模型检查、约束求解、模式匹配和统计分析等。

3.特点静态分析工具的主要特点如下：（1）基于源代码的分析方法，能够发现与代码相关的软件缺陷问题。

（2）具有自动化分析、运行效率高、可扩展性强等优势。

（3）可对代码中的所有路径和情况进行分析，能够发现所有可达的缺陷问题。

（4）局限性在于对环境变量和动态输入的处理不够准确，可能导致误报和漏报的情况。

4.应用静态分析工具在软件测试中的主要应用包括以下方面：（1）发现潜在的代码缺陷和错误，提高软件质量和可维护性。

（2）查找和修复程序中的安全漏洞和攻击风险。

（3）检查代码是否符合规范和编码标准，提高代码质量和可读性。

（4）简化代码审查和软件维护过程，提高效率和准确性。

二、动态分析工具1.定义动态分析工具是一类基于程序的执行过程，对程序运行状态和输入输出数据进行监测、记录和分析的工具。

它们能够在程序执行的不同阶段和环境中获取各种信息和数据，如变量值、执行路径、内存堆栈、I/O操作和异常处理等，从而对软件的行为、性能和可靠性等进行测试和评估。

软件测试中的静态测试技术

软件测试中的静态测试技术在软件开发过程中，静态测试技术被广泛应用于测试阶段之前的代码审查和文档检查。

静态测试技术不需要运行程序，而是通过对软件代码和相关文档的检查，发现和纠正错误和缺陷。

这篇文章将介绍软件测试中常用的静态测试技术，包括代码审查、静态分析和形式方法。

1. 代码审查代码审查是一种常用的静态测试技术，通过对软件代码的检查来发现和纠正错误和缺陷。

代码审查可以分为三种类型：代码走读、代码检视和代码审查会议。

代码走读是指开发人员对代码进行个人检查，并根据预定义的规则和准则来评估代码的质量。

代码走读可以帮助发现代码中的逻辑错误、潜在的性能问题和不一致的代码风格。

代码检视是指由开发人员组成的小组对代码进行评估和讨论。

代码检视通常会有一个主持人引导讨论，参与者会通过对代码的审查来发现和纠正错误和缺陷。

代码检视可以发现更多的错误和缺陷，因为不同的人可能会有不同的观点和经验。

代码审查会议是一种更正式的审查过程，通常由项目经理或质量保证团队组织。

在代码审查会议中，开发人员会将他们的代码提交给一个审查小组来进行评估。

审查小组会在会议上讨论代码中的错误和缺陷，并制定相应的纠正措施。

2. 静态分析静态分析是通过对源代码进行解析和模拟来评估软件的质量和性能。

静态分析工具可以检测代码中的一些常见问题，例如空指针引用、未初始化变量和死代码等。

静态分析可以帮助开发人员发现和修复这些问题，从而减少软件运行时的错误。

静态分析工具通常会检查代码中的语法和语义错误，并提供相应的修复建议。

例如，如果代码中存在未初始化变量的引用，静态分析工具可以提示开发人员在使用该变量之前初始化它。

静态分析工具还可以检查代码中的性能问题，并提供相应的优化建议，例如优化循环和减少代码重复。

3. 形式方法形式方法是一种基于数学推理的静态测试技术，旨在通过形式化规范和证明来验证软件的正确性和完整性。

形式方法可以用于验证软件的逻辑正确性、安全性和并发性等属性。

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第２３卷
第６期ＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＤＥＶＥＬ０ＰＭＥＮＴ
２０１３年６月
Ｖ０ｌ＿２３Ｎｏ．６Ｊｕｎｅ２０１３
基于符号执行的软件静态测试研究
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＤｅｓｉｇｎａＣｓｔａｉｔｃａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｎａａｌｙｚｅｄｓｙｍｂｏｌｉｃｅｘｅｃｕｔｉｏｎｈｅｔｏｒｙ．Ｉｔｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓｈｅｔｐｒｏｇｒａｍ’ Ｓａｂｓｔｒａｃｔｓｙｎｔａｘｔｒｅｅ
ＬＩＡＮＧＪｕａｎ－ｊＨａｉｌ，ＬＩＵＪｉｕ－ｆｕ，ＺＨＵＤａｎ－ｄａｎ，ＣＨＥＮＫｅ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００１６，Ｃｈｉｎａ）
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３ — ６２９Ｘ．２０１３．０６．０１１
ＳｏｆｔｗａｒｅＳｔａｔｉｃＴｅｓｔＲｅｓｅａｒｃｈＢａｓｅｄｏｎＳｙｍｂｏｌｉｃＥｘｅｃｕｔｉｏｎ
的符号表达式可辅助测试用例生成，有助于提高测试的效率和质量。
关键词：静态分析；符号执行；抽象语法树；可执行路径中图分类号：ＴＰ３１１文献标识码：Ａ文章编号：１６７３ — ６２９Ｘ（２０１３）０６ — ００４２ — ０４
ｂｙｕｓｉｎｇｌｅｘｉｃｌａａｎｌｙａｓｉｓａｎｄｇｒａｍｍａｔｉｃｌａｎａａｌｙｓｉｓａｎｄｄｏｅｓｒｅｇｕｌａｒｉｎｓｐｃｔｅｆｏｒｈｅｔｓｏｕｒｃｅｃｏｄｅｉｎｈｅｔｐｒｏｃｅｓｓ；ｈｅｔｎａｃｃｏｒｄｉｎｇｔＯｈｅｔｆｕｎｃ — ｔｉｏｎｃｌｌａｓｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｎｄａａｂｓｔｒａｃｔｓｙｎｔａｘｔｒｅｅｔＯｄｅｔｅｒｍｉｎｅｐｒｏｇｒａｍｎａａｌｙｓｉｓｌｅｖｅｌｎｄａｔｈｅｅｘｅｃｕｔａｂｌｅｐａｈｔｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｈｅｔｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓｏｌｖｅｒ；ｅｖｅｎｔｕｌｌａｙｇｅｔｔｈｅｉｎｆｌａｓｙｍｂｏｌｉｃｅｘｅｃｕｉｏｔｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｅａｃｈｖａｒｉａｂｌｅｔｈｒｏｕｇｈｈｅｔｅｘｅｃｕｔａｂｌｅｐａｈ．ＩｔｔｉｓｈｅｌｐｆｕｌｆｏｒｍｅａｓｕｒｉｎｇｃｏｄｅｑｕｌｉａｔｙｂｙｅｇｒｕｌａｒｉｎｓｐｅｃｉｔｎｇｏｎｔｈｅｓｏｕｒｃｅｂａｓｅｄｏｎＣｌｎｇａｕａｇｅｒａｇｍｍａｒ．ＩｔｉｓｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｆｏｒｎｇａｌｉｃｉｚｉｎｇｈｅｔｓｔａｉｃｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｐｒｏｇｒｍａｂｙｕｓｉｎｇＳＡＴ．Ｔｈｅｓｙｍｂｏｌｉｃｅｘｐｅｓｒｓｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈｗｅｅｒｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｈｉｔｓｍｅｈｏｔｄＣａｌｌａｓｓｉｓｔｇｅｎｅｒａｉｎｔｇｏｆｔｅｓｔｄａｔａｎｄａｉｍｐｏｖｒｅｅｉｃｆｉｅｎｃｙ
梁娟娟，刘久富，朱丹丹，陈柯
（南京航空航天大学自动化学院，江苏南京２１００１６）
摘要：文中基于符号执行理论，设计了一种面向ｃ语言的静态分析方法。通过词法分析和语法分析构建了程序的抽象
语法树，并在此过程中对源代码进行规范性检查，再根据函数调用关系与抽象语法树来确定程序分析层次，并通过约束求
解器确定程序中每一条可执行路径，最后依照程序的可执行路径得到每个变量最终的符号执行结果。该方法支持基于ｃ语言文法的程序规范性检查，便于代码质量度量。利用该方法得到的抽象语法树，可开展静态构架分析，同时利用变量值