软件验证与确认实验一：静态分析

目录

1.     实验目的及要求.................................................................................................... 3

2.     实验软硬件环境.................................................................................................... 3

3.     实验原理................................................................................................................ 3

4.     实验过程................................................................................................................ 3

4.1.     方法.............................................................................................................. 3

4.2.     步骤.............................................................................................................. 3

5.     实验结果................................................................................................................ 4

5.1.     分析与讨论.................................................................................................. 4

5.2.     总结.............................................................................................................. 4

一、实验目的及要求

        理解静态分析目标与主要活动。

        通过understand获取被测程序（Program under test，PUT）的注释率、最大圈复杂度等主要指标，绘制函数的butterfly图、control flow图，使用code check对PUT实施代码规范检测。

二、实验软硬件环境

        软件环境：操作系统OS为windows 10，understand 6.2.1112。

        硬件环境：CPU为11th Gen Intel(R) Core(TM) i5-1135G7 @ 2.40GHz 2.42 GHz，内存为16G，硬盘为512GB，显卡为Intel(R) lris(R) Xe Graphics.

三、实验原理

        静态分析可以在不执行PUT的前提下，获取PUT的主要指标，检查其对编码规范的违例程度，快速建立软件质量初步评价结果。

四、实验过程

        4.1方法

        使用静态分析工具，掌握PUT的概况，了解指定函数的依赖关系、控制流图，以及编码规范的遵从程度。

        4.2 步骤

        创建项目。

        Overview。

        Butterfly。

        Control flow。

        Code check。

五、实验结果

        （1）根据图1描述圈复杂度最大的10个函数的统计信息，包括：总行数、代码行、注释行、循环nesting深度，并在表1中设计相关统计信息表格。

图1 代码质量报表↑

表 1  主要统计信息↓

序号	函数	总行数	代码行	注释行	最大nesting
1	Others.Graph.Vertex	62	50	2	1
2	Sorts.CycleSort	66	41	11	4
3	DataStructures.Graphs.FloydWarshall	72	66	6	4
4	DataStructures.Trees.TrieImp	125	109	6	4
5	DataStructures.Graphs.BellmanFord	157	125	44	3
6	Others.CRCAlgorithm	187	112	55	4
7	DataStructures.Trees.BinaryTree	256	143	89	3
8	BSTIterative	285	199	84	4
9	DataStructures.Trees.RedBlackBST	327	302	1	4
10	divideconquer.ClosestPair	336	210	130

（2）选取较复杂函数DataStructures.Trees.RedBlackBST.insert，生成butterfly图与control flow图，如图2、图3所示。

图 2  butterfly图

图 3  control flow图

（3）选取HIS规则集进行编码规范检测，冲突项753个，根据图5可知违例数量最多的五条规则分别是：

        ·规则1：Language scope(VOCF)-HIS_11,如AES.keyExpansion函数违例是因为该函数维护/修改的成本较高。

        ·规则2：Comment Density(COMF)-HIS_01，如ciphers.Vigenere函数违例是因为注释行相对于指令行比例较低。

        ·规则3:Number of call levels(LEVEL)-HIS 09,如BellmanFord.printPath函数违例是因为该函数内的嵌套深度过高。

        ·规则4:Called Functions(CALLS)-HIS_06,如RSA.generateKeys函数违例是因为该函数调用了太多其他函数。

        ·规则5:Recursion(AP_CG_CYCLE)-HIS_12,如QuickSort.doSort函数违例是因为该函数采用直接递归,违反安全规范。

规则	规则含义	违例数量	违例实例
Number of call levels(LEVEL)-HIS 09	函数调用了太多其他函数	52	BellmanFord.printPath
Called Functions(CALLS)-HIS_06	函数调用了太多其他函数	65	RSA.generateKeys
Language scope(VOCF)-HIS_11	维护/修改函数的成本较高	82	AES.keyExpansion
Recursion(AP_CG_CYCLE)-HIS_12	某个函数采用直接递归,违反安全规范	84	QuickSort.doSort
Comment Density(COMF)-HIS_01	注释行相对于指令行比例较低	451	ciphers.Vigenere

表 2  HIS规则集违例信息

图4  规则集下的冲突项

​​​​​​​5.1分析与讨论

        如图5可知，最大圈复杂度为15，对应函数是DataStructures.Trees.BinaryTree.remove

图5   最大圈复杂函数

六、总结

        项目概况： “项目TheAlgorithms”是一个开源算法和数据结构库，包含用不同编程语言实现的常见算法。

        “项目TheAlgorithms”共有228个文件、296个类、1047个函数，最大圈复杂度为15，超过14的函数有1个，注释率26%，编码规范HIS的违例项753个，通过系统的测试流程，“项目TheAlgorithms”提供了一个优秀的算法实现库，支持日常学习和应用。有效的测试策略可以帮助项目保持高质量并降低维护成本。综合所述，项目质量良好。