覆蓋測(cè)試中高效代碼插樁技術(shù)的研究

作者：時(shí)間：2010-12-21 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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由于代碼插樁技術(shù)中插樁點(diǎn)識(shí)別過(guò)程中的詞法、語(yǔ)法分析只需要識(shí)別有限的程序結(jié)構(gòu)特征即可，而對(duì)程序中所有的詞法語(yǔ)法進(jìn)行分析是因?yàn)橛芍虚g代碼生成匯編代碼時(shí)，需要以詞法語(yǔ)法分析作為基礎(chǔ)，識(shí)別出所有的程序結(jié)構(gòu)特征。由此可以知道滿(mǎn)足插樁技術(shù)要求的詞法語(yǔ)法分析器可以比中間代碼生成的詞法語(yǔ)法分析器簡(jiǎn)單。生成滿(mǎn)足插樁點(diǎn)識(shí)別的詞法語(yǔ)法分析器的詞法語(yǔ)法分析程序的輸入為預(yù)處理后的源代碼文件，輸出是插樁后的源代碼文件（如圖1 所示的灰色部分）。由于新增加的詞法語(yǔ)法分析程序僅僅是針對(duì)插樁所需識(shí)別的詞法、語(yǔ)法進(jìn)行分析，故而需要植入的探針比較少，代碼膨脹率自然減小，插樁速度加快，進(jìn)而整個(gè)編譯過(guò)程就會(huì)加快。

2.3 插樁程序的設(shè)計(jì)

探針的設(shè)計(jì)解決了插樁內(nèi)容的問(wèn)題，而插樁程序的設(shè)計(jì)是用來(lái)確定插樁位置和插樁策略的，即回答“在哪插”和“如何插”的問(wèn)題。

（1）插樁位置：

探針的植入要做到緊湊精干，才能保證在做到收集的信息全面而無(wú)冗余，減少代碼的膨脹率。因此，在確定插樁位置時(shí)，要將程序劃分，基本的劃分方法是基于“塊”結(jié)構(gòu)。

按照塊結(jié)構(gòu)的劃分，探針的植入位置有以下幾種情況：

a. 程序的第一條語(yǔ)句；b. 分支語(yǔ)句的開(kāi)始；c. 循環(huán)語(yǔ)句的開(kāi)始；d. 下一個(gè)入口語(yǔ)句之前的語(yǔ)句；e. 程序的結(jié)束語(yǔ)句；f. 分支語(yǔ)句的結(jié)束；g. 循環(huán)語(yǔ)句的結(jié)束；除此之外，根據(jù)覆蓋測(cè)試要求的不同，插樁的位置除了上面所說(shuō)的幾種情況外，也會(huì)隨著覆蓋測(cè)試要求的不同有所變化。

（2）插樁策略：

插樁策略是解決“如何插”的問(wèn)題。傳統(tǒng)的插樁策略是在所有需要插樁的位置插入探針，在程序運(yùn)行過(guò)程收集所有可能用到得程序信息，將其寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析和處理。這種方法對(duì)于大型的程序來(lái)說(shuō)，將會(huì)造成相當(dāng)大的工作量，效率很低，且會(huì)造成很大的代碼膨脹率。而我們會(huì)根據(jù)不同的測(cè)試要求，每次插入不同的探針，采用相應(yīng)的插樁策略，這樣就減少了代碼的膨脹率，保證了程序執(zhí)行的效率。下面簡(jiǎn)單介紹幾種探針的插樁策略。

語(yǔ)句覆蓋探針（基本塊探針）：在基本塊的入口和出口處，分別植入相應(yīng)的探針，以確定程序執(zhí)行時(shí)該基本塊是否被覆蓋。

分支覆蓋探針：C/C++語(yǔ)言中，分支由分支點(diǎn)確定。對(duì)于每個(gè)分支，在其開(kāi)始處植入一個(gè)相應(yīng)的探針，以確定程序執(zhí)行時(shí)該分支是否被覆蓋。

條件覆蓋探針：C/C++語(yǔ)言中，if, swich,while, do-while, for 幾種語(yǔ)法結(jié)構(gòu)都支持條件判定，在每個(gè)條件表達(dá)式的布爾表達(dá)式處植入探針，進(jìn)行變量跟蹤取值，以確定其被覆蓋情況。

根據(jù)不同測(cè)試要求采用不用的插樁策略，每次在不同的位置植入相應(yīng)的探針，使得每次只是植入有限的探針，這就更大大減少了代碼的膨脹率和插樁的速度。

3 實(shí)驗(yàn)

本文采用了一個(gè) 1000 行的程序作為被測(cè)程序，分別采用使用整體插樁的工具和我們自己開(kāi)發(fā)的工具進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)前者插樁的時(shí)間和代碼膨脹率分別為3s 和35%，后者插樁的平均時(shí)間和平均的代碼膨脹率為1s 和8%，插樁時(shí)間得到明顯提升，代碼膨脹率明顯減少。

采用以上的程序插樁技術(shù)，除了常用的覆蓋測(cè)試策略外，我們還可以實(shí)現(xiàn)MC/DC 和LCSAJ 測(cè)試。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文詳細(xì)介紹了覆蓋測(cè)試中的高效代碼插樁技術(shù)，由此可以看出在實(shí)際中覆蓋測(cè)試分析采用的覆蓋策略的多樣性決定了程序插樁時(shí)需要識(shí)別程序的特征的復(fù)雜性。同時(shí)在軟件覆蓋測(cè)試工具的開(kāi)發(fā)中，如果從軟件的分析開(kāi)始，就有合理的程序劃分、適當(dāng)?shù)倪x定插樁位置和插樁策略，就可以滿(mǎn)足多種測(cè)試要求，使得測(cè)試能夠合理又快速的實(shí)現(xiàn)。如果再加上自動(dòng)化測(cè)試工具的支持，那就可以大大提高測(cè)試的效率。