嵌入式軟件靜態(tài)測試方法研究

黃丹丹 費(fèi)玉婷

摘 要 隨著社會的不斷進(jìn)步與發(fā)展，嵌入式軟件的開發(fā)成為我國極為關(guān)注的一項(xiàng)工作，如何有效降低軟件的開發(fā)成本，縮減軟件的開發(fā)周期，提高軟件的整體運(yùn)行質(zhì)量成為眾多企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的一項(xiàng)問題。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用與探索表明：靜態(tài)測試方式的運(yùn)用可以有效提高軟件代碼的整體質(zhì)量以及安全性，為軟件的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

關(guān)鍵詞 靜態(tài)測試;嵌入式軟件;靜態(tài)分析;代碼審查

1嵌入式系統(tǒng)的概念及軟件特點(diǎn)

嵌入式系統(tǒng)是指基于計算機(jī)技術(shù)，圍繞應(yīng)用為中心，可對軟硬件進(jìn)行裁剪工作的系統(tǒng)。其是專門根據(jù)相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行打造的系統(tǒng)，對于功能、成本、功耗、可靠性以及體積進(jìn)行嚴(yán)格要求，具有針對性的、專門的系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)主要分為軟件和硬件兩部分。

嵌入式軟件是指將相關(guān)的操作系統(tǒng)以及開發(fā)工具軟件在硬件中進(jìn)行嵌入，具體表現(xiàn)為：嵌入式的電子設(shè)備開發(fā)制造工作、芯片的設(shè)計制造工作以及嵌入式系統(tǒng)軟件的開發(fā)工作等等。其主要具有以下特點(diǎn)：一是實(shí)用性的特點(diǎn)，嵌入式軟件形成的作用便是為嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行服務(wù)的，因此其與外部的硬件通常具有極高的聯(lián)系程度，同時嵌入式的軟件都是基于不同的需求進(jìn)行有針對性的開發(fā)，因此所有的嵌入式軟件都有其自身特別的實(shí)用價值。二是適用性的特點(diǎn)，在一般的情況下我們可以將嵌入式軟件當(dāng)作是一種模塊式的軟件，特具有便捷、靈活等特點(diǎn)，其可以在嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行過程中保證自身的特性以及功能不會受到破壞。三是小巧性的特點(diǎn)，嵌入式軟件受其嵌入部位的特殊性因素，其在設(shè)計過程中就要保障軟件的體型相對小巧，且其整體資源占用量較小，代碼相對比較緊湊，整體使用相對可靠[1]。

2嵌入式軟件靜態(tài)測試的方法

在以往過程中，對于嵌入式軟件人們大多采用靜態(tài)以及動態(tài)測試方法相結(jié)合的模式進(jìn)行。但是動態(tài)測試方法在運(yùn)行過程中存在極多隱患，例如：動態(tài)測試方法一般只有在軟件已經(jīng)編制完成并且運(yùn)行過程中才能起到作用，用例質(zhì)量對于測試的整體結(jié)果影響極大，并且其不能全面覆蓋所有的運(yùn)行途徑，受到人為因素的影響相對較大。換句話說動態(tài)測試發(fā)現(xiàn)的問題不夠全面，其過于局限于運(yùn)行的整體現(xiàn)象，同時還需要一定的時間對發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行重現(xiàn)、調(diào)試以及定位工作，整體測試工作效率過低。靜態(tài)測試則大大不同，其是一種相對高效、投入成本相對較低的測試方法，其在對嵌入式軟件的程序途徑以及靜態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面分析時并不需要運(yùn)行代碼，其能夠相對準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)代碼存在的質(zhì)量以及安全問題，大大提高軟件代碼的整體規(guī)范性以及正確性。一般情況下嵌入式軟件靜態(tài)測試的工作大致可以分為靜態(tài)分析以及代碼審查兩部分[2]。

2.1 嵌入式軟件的靜態(tài)分析

嵌入式軟件的靜態(tài)分析工作是指工作人員通過運(yùn)用軟件對需要被測源碼的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)以及格式在沒有運(yùn)營的情況下進(jìn)行檢測、分析的過程。經(jīng)過多次的嘗試人們發(fā)現(xiàn)一小部分的模塊中往往會存在程序中絕大多數(shù)的錯誤，即大多數(shù)的源碼遵循“二八定理”（是指程序中80%的錯誤大多是由20%的模塊引起的）。當(dāng)軟件處于編碼周期時，其由于沒有形成完整的運(yùn)行代碼，因此不能進(jìn)行動態(tài)測試，這時工作人員就可以通過靜態(tài)分析的方法對這20%的模塊進(jìn)行標(biāo)識、分析工作，靜態(tài)分析方法對于正在處于編碼周期的軟件是極為重要的。同時靜態(tài)分析工作可以提取軟件代碼中許多的內(nèi)部信息（包括：編碼違反的規(guī)章、子程序的模塊、代碼中存在的調(diào)用與被調(diào)用的關(guān)系以及扇入與扇出的數(shù)據(jù)等等），這些內(nèi)部的信息可以為隨后的代碼審查工作提供輔助作用，因此靜態(tài)分析工作進(jìn)行的最佳時間段應(yīng)該處于編譯通過之后、代碼審查工作之前。靜態(tài)分析還可以從檢查層次上來分為語法結(jié)構(gòu)檢查以及語義檢查兩類。語法結(jié)構(gòu)檢查是指工作人員對軟件上的語法進(jìn)行檢查工作，主要代表是以編程所要遵循的規(guī)則的檢測功能。語義檢查是指工作人員通過運(yùn)用數(shù)字定理所能提供的相關(guān)規(guī)則對軟件進(jìn)行動態(tài)分析的工作，主要代表是軟件運(yùn)行時錯誤檢測的功能[3]。

2.2 嵌入式軟件的代碼審查

嵌入式軟件的代碼審查工作是通過借助人工的力量，運(yùn)用代碼檢查單以及代碼走查等方式對代碼中存在的錯誤以及在開發(fā)過程中違反的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行查找、分析的行為。通過代碼審查工作可以有效查找出部分工具無法發(fā)現(xiàn)的問題，包括：①檢測代碼是否能夠依照相關(guān)需求的規(guī)格以及設(shè)計文件的有關(guān)要求進(jìn)行，是否能夠?qū)④浖脑O(shè)計思路進(jìn)行正確、合理的表達(dá)（包括對于不同種類以及函數(shù)進(jìn)行正確的分類、分解，對于外部的接口進(jìn)行正確的選擇等等）。②檢測代碼的邏輯是否合理，設(shè)計的算法是否能夠體現(xiàn)最高效，表達(dá)式是否正確以及邏輯變量是否選擇正確，判斷分支是否處理正確等等。③檢測編碼是否具有較高的可讀性，是否能夠準(zhǔn)確表達(dá)標(biāo)號、變量名以及函數(shù)名的意義，是否能夠充分、準(zhǔn)確的注釋代碼等等。但是代碼審查工作依舊存在許多隱患，包括：其對于審查人員自身經(jīng)驗(yàn)具有較高的依賴性，同時具有相對耗時且容易出錯的特點(diǎn)，而且代碼存在的錯誤會隨著代碼的復(fù)雜程度出現(xiàn)不同程度的掩埋現(xiàn)象，這時就要借助必要的靜態(tài)分析工具來提高代碼審查的整體高效性以及正確性[4]。

3結(jié)束語

綜上所述，靜態(tài)測試工作的進(jìn)行不需要依靠代碼的完整性，不需要代碼運(yùn)行就可以發(fā)現(xiàn)其存在的質(zhì)量以及安全問題，而且能夠?qū)Υa程序的全部路徑進(jìn)行全面的分析。工作人員可以在軟件開發(fā)的不同時期，運(yùn)用靜態(tài)分析方法發(fā)現(xiàn)代碼存在的具體問題，提高軟件開發(fā)的整體效率，因此工作人員在進(jìn)行軟件設(shè)計及檢測工作時，盡可能采用動態(tài)與靜態(tài)測試相結(jié)合的模式進(jìn)行相關(guān)檢測工作，提高軟件的運(yùn)行質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 白首華，胡天彤.微型嵌入式軟件靜態(tài)缺陷預(yù)測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2020，43（10）：97-99.

[2] 王銳鑫，趙中華，沈國榮，等.基于模型的嵌入式軟件開發(fā)研究[J].信息與電腦（理論版），2020，32（6）：109-111.

[3] 劉穎輝.基于模型設(shè)計的嵌入式軟件測試技術(shù)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（33）：80-81.

[4] 劉佳，楊永文，李金華.嵌入式軟件單元測試方法研究[J].軟件工程，2019，22（8）：17-20，13.