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2016年嵌入式開(kāi)發(fā)中靜態(tài)代碼分析器的七種用途
使用靜態(tài)代碼分析器有助于提升固件和捕獲編譯器難以察覺(jué)的問(wèn)題。標(biāo)準(zhǔn)的C語(yǔ)言編譯器在檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤方面做得很好，并且能將其編譯成可執(zhí)行的程序。如果代碼被編譯成功，編譯器就會(huì)默認(rèn)一切都很好，但可能還是會(huì)存在許多的錯(cuò)誤。靜態(tài)代碼分析器在下列場(chǎng)景中就能大展身手。以下yjbys為大家推薦每一位嵌入式軟件開(kāi)發(fā)工程師都應(yīng)該熟悉的靜態(tài)代碼編譯器的七種用法。
用途#1 - 捕捉潛在的漏洞
靜態(tài)代碼分析器廣為人知的用途之一就是掃描軟件中潛在的問(wèn)題和漏洞。這些問(wèn)題小到switch case遺漏了break語(yǔ)句，大到緩存溢出的潛在風(fēng)險(xiǎn)。靜態(tài)代碼分析器能夠發(fā)現(xiàn)那些容易被編譯器或者代碼審核人員忽略的問(wèn)題。在開(kāi)發(fā)的早期階段配置一個(gè)靜態(tài)代碼分析器在實(shí)踐中能夠確保潛在風(fēng)險(xiǎn)被立即處理，而不是等到開(kāi)發(fā)的后期階段。
用途#2 - 強(qiáng)制執(zhí)行代碼規(guī)范
執(zhí)行代碼規(guī)范是確保軟件開(kāi)發(fā)一致性和代碼可讀性的重要舉措。代碼規(guī)范不僅會(huì)涉及代碼可讀性等問(wèn)題，它還能迫使代碼變得優(yōu)雅。一個(gè)典型的例子就是許多靜態(tài)代碼分析器支持MISRA C。靜態(tài)代碼分析器能夠確保開(kāi)發(fā)者沒(méi)有違背大多數(shù)推薦實(shí)現(xiàn)方法，也沒(méi)有違背標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)雅實(shí)踐(但是有些規(guī)則要求人工檢查，機(jī)器無(wú)法自動(dòng)判別)。如果真的發(fā)生了違規(guī)行為，靜態(tài)分析器會(huì)將違規(guī)行為報(bào)告給開(kāi)發(fā)者，開(kāi)發(fā)者可以給予糾正。使用靜態(tài)分析器能夠快速判斷代碼是否遵循了已定義的標(biāo)準(zhǔn)。
用途#3 - 確保嚴(yán)格執(zhí)行ANSI-C標(biāo)準(zhǔn)
那些想嚴(yán)格按照ANSI-C標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)可移植軟件的開(kāi)發(fā)者可以用靜態(tài)代碼分析器判斷是否有非標(biāo)準(zhǔn)的用法混雜在代碼里。將分析器設(shè)置為“strict”將會(huì)查找出那些可移植性較差的或者兼容性較弱的代碼區(qū)域。開(kāi)發(fā)者隨后可以再次檢查這部分代碼，使得軟件更好地遵守ANSI-C標(biāo)準(zhǔn)，或者至少在文檔中注明這部分代碼。
用途#4 - 強(qiáng)大的類(lèi)型檢查功能
C語(yǔ)言并不支持強(qiáng)類(lèi)型檢查。在C語(yǔ)言中，如果開(kāi)發(fā)者自己創(chuàng)建了一種類(lèi)型，編譯器會(huì)忽略新類(lèi)型而使用底層的C語(yǔ)言類(lèi)型。
舉個(gè)例子，如上圖所示，編譯器會(huì)視變量Var1為int類(lèi)型(實(shí)現(xiàn)時(shí)定義)而不是新的MyEnum_t類(lèi)型。開(kāi)發(fā)者也許想?yún)^(qū)分int和MyEnum_t兩種類(lèi)型，并讓編譯器在兩者混用之時(shí)做出警告。然而，在第13行編譯器并不認(rèn)為把變量Var2(底層是int類(lèi)型)的值賦給變量Var1(底層也是int類(lèi)型)存在什么錯(cuò)誤。靜態(tài)代碼分析器能夠設(shè)置嚴(yán)格的類(lèi)型檢查，將Var1=Var2因不同類(lèi)型間的賦值而置為高亮，以及檢查出其它不符合開(kāi)發(fā)者本意的問(wèn)題。
用途#5 - 提供量綱檢查
1998年發(fā)射失敗的火星氣候探測(cè)器是我最關(guān)注的航空器失事事故之一。航空器的失敗是由于輸入軌道插入?yún)?shù)時(shí)使用了非標(biāo)準(zhǔn)的lbs*s 而不是 N*s (哎呀!)�；鹦菤夂蛱綔y(cè)器的失事永遠(yuǎn)警示著我們確保度量單位正確的重要性。但C編程語(yǔ)言沒(méi)有提供任何的量綱分析來(lái)確保計(jì)算的一致性。但是，靜態(tài)代碼分析器能夠完成這些檢查，以確保不會(huì)將千米誤乘以英尺從而得到一個(gè)錯(cuò)誤的結(jié)果。量綱分析的設(shè)置在各種工具中各不相同，但開(kāi)發(fā)者應(yīng)該好好利用這個(gè)重要的特性。
用途#6 - 支持基本的堆棧分析
理解棧的最壞使用場(chǎng)景是開(kāi)發(fā)任何實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵。有很多的方法能分析和確定堆棧的最壞情況下的的使用狀態(tài)，但可以用靜態(tài)代碼分析器來(lái)找找合理使用堆棧的感覺(jué)。靜態(tài)分析器可以計(jì)算函數(shù)的堆棧使用情況和調(diào)用圖來(lái)給出堆棧所需的大致空間。靜態(tài)分析工具還可以幫助深入了解程序?qū)瘮?shù)調(diào)用，以及函數(shù)結(jié)果的確定性。使用靜態(tài)分析來(lái)熟悉堆棧的使用和最壞工作狀態(tài)有助于初步理解堆棧的最壞狀態(tài)分析。
用途#7 - 幫助檢查線程
靜態(tài)分析工具也可以用來(lái)查看在相同處理器上同時(shí)執(zhí)行的線程和任務(wù)所出現(xiàn)的問(wèn)題。舉個(gè)例子，分析工具可以識(shí)別是否有與加鎖或解鎖互斥相關(guān)的任何異常。線程檢查對(duì)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中查找問(wèn)題非常有效，但配置此類(lèi)分析卻要花費(fèi)很大的代價(jià)。只要能發(fā)現(xiàn)存在異常的線程，這種代價(jià)還是值得付出的。
總結(jié)
靜態(tài)分析是開(kāi)發(fā)人員開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)系統(tǒng)的一個(gè)寶貴工具。靜態(tài)分析器的七種用途只是其強(qiáng)大功能的幾個(gè)例子。靜態(tài)代碼分析器的使用可以大大提高代碼的質(zhì)量和魯棒性，如果設(shè)置得當(dāng)，甚至可以確保代碼與常見(jiàn)的或自定義的編碼標(biāo)準(zhǔn)的一致性。
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