在嵌入式系統(tǒng)與安全關(guān)鍵領(lǐng)域，如航空航天、軌道交通、自動駕駛、醫(yī)療設(shè)備，代碼缺陷可能引發(fā)災(zāi)難性后果。傳統(tǒng)靜態(tài)分析僅能通過源代碼語法、結(jié)構(gòu)和編碼規(guī)范發(fā)現(xiàn)問題，而復(fù)雜的系統(tǒng)級交互、多線程并發(fā)及邊界條件問題往往潛伏至后期階段，導(dǎo)致高昂的修正成本。

針對這一痛點(diǎn)，上海控安團(tuán)隊(duì)在嵌入式軟件自動化測試平臺SmartRocket TestGrid中新增動態(tài)缺陷檢測（DDC）功能模塊，旨在通過形式化驗(yàn)證技術(shù)實(shí)現(xiàn)代碼缺陷的早期根除，高效賦能代碼審查。

產(chǎn)品簡介

SmartRocket TestGrid 嵌入式軟件自動化測試平臺

SmartRocket TestGrid嵌入式軟件自動化測試平臺是專為C/C++設(shè)計(jì)的靜動態(tài)代碼分析工具，本次新增動態(tài)缺陷檢測功能模塊采用形式化驗(yàn)證技術(shù)提前識別除零、移位、空指針解引用、數(shù)組越界、數(shù)據(jù)溢出、未賦值使用、共享變量沖突、不可達(dá)代碼等運(yùn)行時錯誤缺陷，支持MISRA等國際編碼規(guī)范進(jìn)行代碼合規(guī)質(zhì)量度量，提供精準(zhǔn)錯誤定位和修復(fù)建議，顯著縮短修復(fù)周期，降低風(fēng)險成本。SmartRocket TestGrid嵌入式軟件自動化測試平臺推出的動態(tài)缺陷檢測功能模塊標(biāo)志著國內(nèi)代碼質(zhì)量保障從“被動檢測”轉(zhuǎn)向“主動預(yù)防”，為高可靠性軟件開發(fā)提供形式化驗(yàn)證領(lǐng)域有效的工業(yè)級解決方案。

核心技術(shù)

SmartRocket TestGrid動態(tài)缺陷檢測功能模塊基于形式化驗(yàn)證方法，通過數(shù)學(xué)推理嚴(yán)格證明代碼在任意輸入和運(yùn)行條件下的行為正確性，確保不存在特定類型的運(yùn)行時缺陷檢測。其核心依托三大技術(shù)支柱：抽象解釋（Abstract Interpretation）、符號執(zhí)行（Symbolic Execution）和定理證明（Theorem Proving），形成一套覆蓋代碼全狀態(tài)空間的驗(yàn)證體系。

· 抽象解釋是基礎(chǔ)框架

通過將程序變量映射到數(shù)學(xué)抽象域（如區(qū)間、集合或關(guān)系），對代碼進(jìn)行超集近似分析。例如將整型變量抽象為可能取值區(qū)間，指針抽象為內(nèi)存區(qū)域的合法范圍。工具通過迭代計(jì)算各代碼節(jié)點(diǎn)的抽象狀態(tài)，推導(dǎo)出所有可能的執(zhí)行路徑，從而驗(yàn)證是否存在導(dǎo)致數(shù)組越界訪問、整數(shù)溢出、除零錯誤的操作。這一過程無需實(shí)際執(zhí)行代碼，但需平衡精度與計(jì)算復(fù)雜度。通過合理的抽象層級設(shè)計(jì)，既能避免狀態(tài)爆炸，又能捕捉關(guān)鍵錯誤模式。

· 符號執(zhí)行進(jìn)一步擴(kuò)展分析能力

將輸入變量視為符號而非具體值，探索代碼中所有邏輯分支的約束條件。通過結(jié)合約束求解器，工具可判斷各路徑是否可能觸發(fā)錯誤，或是否存在不可達(dá)代碼。這一技術(shù)尤其擅長處理復(fù)雜邏輯條件，如嵌套循環(huán)、非線性運(yùn)算等，確保對多路徑場景的窮舉覆蓋。

· 定理證明為高階驗(yàn)證提供支持

將代碼行為轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)命題，通過邏輯推理驗(yàn)證其與需求規(guī)范的一致性。工具通過將代碼控制流、數(shù)據(jù)流與形式化需求模型（如時序邏輯公式）進(jìn)行映射，利用自動推理引擎生成證明，確保功能實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格符合設(shè)計(jì)意圖。

此外，SmartRocket TestGrid動態(tài)缺陷檢測功能模塊還整合并發(fā)分析技術(shù)，通過建模線程調(diào)度、鎖機(jī)制和內(nèi)存可見性，檢測數(shù)據(jù)競爭等并發(fā)缺陷。

工具基于形式化驗(yàn)證理論，將代碼抽象為數(shù)學(xué)模型進(jìn)行符號執(zhí)行分析，用符號模擬變量狀態(tài)變化，遍歷所有分支路徑生成決策樹，篩選違規(guī)節(jié)點(diǎn)定位缺陷。相較傳統(tǒng)測試，覆蓋全場景且提供明確反例，避免遺漏關(guān)鍵問題。其獨(dú)特優(yōu)勢在于：

· 全面性

結(jié)合抽象解釋的全局狀態(tài)推導(dǎo)與符號執(zhí)行的路徑敏感分析，消除傳統(tǒng)測試的覆蓋盲區(qū)。

· 數(shù)學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性

以形式化方法替代經(jīng)驗(yàn)性測試，提供“無漏報(bào)”的確定性結(jié)論（如證明某錯誤絕不可能發(fā)生）。

· 可擴(kuò)展性

通過分層抽象和并行計(jì)算優(yōu)化，支持大規(guī)模嵌入式代碼（如百萬行級）的驗(yàn)證。

SmartRocket TestGrid動態(tài)缺陷檢測功能模塊通過上述技術(shù)的深度融合，為安全關(guān)鍵系統(tǒng)（如航空航天控制器、汽車ECU）提供數(shù)學(xué)可證明的代碼可靠性保障，成為實(shí)現(xiàn)功能安全標(biāo)準(zhǔn)（如ISO 26262、DO-178C）的核心工具。其技術(shù)路徑不僅彌補(bǔ)了動態(tài)測試的局限性，更在工業(yè)領(lǐng)域推動了形式化方法從學(xué)術(shù)理論到工程實(shí)踐的跨越。

主要功能

01數(shù)值計(jì)算錯誤預(yù)防

預(yù)防整數(shù)溢出、除零異常等計(jì)算錯誤，提出數(shù)據(jù)類型優(yōu)化建議。

02內(nèi)存管理錯誤檢查

精準(zhǔn)檢測數(shù)組越界、空指針解引用等典型錯誤，內(nèi)置多線程競態(tài)條件檢測機(jī)制。

03編碼規(guī)范合規(guī)檢查

支持MISRA等標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)規(guī)范，確保代碼合規(guī)性，支持精準(zhǔn)定位代碼問題位置，有助于提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。

04數(shù)據(jù)流控制流分析

通過靜態(tài)追蹤函數(shù)調(diào)用與變量生命周期，檢測控制流死循環(huán)及數(shù)據(jù)流未初始化等問題，并生成數(shù)據(jù)流控制流分析報(bào)告。

產(chǎn)品優(yōu)勢

優(yōu)勢一早期風(fēng)險攔截

? 在單元測試前發(fā)現(xiàn)90%以上缺陷，節(jié)省50%后期調(diào)試成本，實(shí)現(xiàn)真正意義上代碼質(zhì)量“主動預(yù)防”。

優(yōu)勢二零誤報(bào)技術(shù)

? 通過形式化方法驗(yàn)證，確保每項(xiàng)報(bào)錯均有對應(yīng)真實(shí)缺陷，并對缺陷進(jìn)行精準(zhǔn)定位追蹤，避免無效工作量。

優(yōu)勢三一體化測試平臺

? 支持對規(guī)則掃描、運(yùn)行時錯誤分析、單元測試、集成測試、目標(biāo)機(jī)測試全流程代碼測試驗(yàn)證。

優(yōu)勢四客戶定制

? 支持基于客戶實(shí)際需求，定制化生成Word、PDF、Html、Excel等多格式、多維度報(bào)告與報(bào)表。

審核編輯 黃宇