Метод обнаружения ошибок при работе с памятью на статическом этапе отладки программного обеспечения

• Автор: Тетерев, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

Перечень сокращений

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ

1.1 Источники и причины возникновения ошибок при работе с оперативной памятью и их классификация

1.1.1 Проблематика ошибок в современном программном обеспечении

1.1.2 Функции динамического распределения памяти

1.1.3 Классификация программных ошибок

1.2 Существующие способы предотвращения ошибок при работе с памятью

1.3 Анализ метода выявления программных ошибок Cppcheck
1.4 Постановка задачи исследования
1.5 Выводы по разделу
2 МЕТОДИКА ОБНАРУЖЕНИЯ ПРОГРАММНЫХ ОШИБОК ПРИ РАБОТЕ С ПАМЯТЬЮ
2.1 Общая характеристика методики
2.1.1 Используемый понятийный аппарат
2.1.2 Классификация программных ошибок при работе с памятью
2.1.3 Методика применения статического анализа кода
2.1.4 Математическая модель состояний объектов памяти
2.2 Промежуточное представления данных
2.2.1 Препроцессорная обработка
2.2.2 Распознавание определений функций
2.2.3 Построение графа вызовов
2.3 Контроль состояний памяти
2.3.1 Внутрипроцедурный анализ
2.3.2 Межпроцедурный анализ
2.3.3 Выявление ошибок
2.4 Генерация сообщений о выявленных ошибках
2.5 Оценка сложности алгоритма
2.6 Выводы по разделу
3 ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕАЛИЗАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Специальное программно-инструментальное средство MEDIS для отладки
программного обеспечения
3.1.1 Назначение и основные требования
3.1.2 Структура программного средства MEDIS
3.1.3 Особенности реализации

3.2 Результаты испытаний программного средства MEDIS
3.3 Оценка эффективности результатов исследования
3.4 Выводы по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Перечень сокращений
мсвс - мобильная система вооруженных сил;
НЖМД - накопитель на жестком магнитном диске;
ОРП - ошибки работы с памятью;
ОС - операционная система;
ОСРВ - операционная система реального времени;
пис - программно-инструментальное средство;
по - программное обеспечение;
ПЭВМ - персональная электронно-вычислительная машина;
СВОРП - статическое выявление ошибок работы с памятью;
СРВ - система реального времени;
ЭВМ - электронно-вычислительная машина;
ANSI - American national standards institute;
CPU - central processing unit;
IR - intennediate representation;
MEDIS - memory-related errors detection and isolation system;
POSIX - portable operating system interface;
RAM - random access memory;
SGI - silicon graphics computer systems, inc.;
SSA - static single assignment;
STL - standard template library.

1.5 Выводы по разделу
1. В процессе разработки программного обеспечения у программистов-разработчиков возникают ошибки при работе с памятью, которые могут критически сказываться на работоспособности системы. Известные классификации программных ошибок при работе с памятью не отражают спектр наиболее критичных в рассматриваемой области ошибок, приводящих к сбоям функционирования систем реального времени.
2. Проведенный анализ проблематики организации работы с оперативной памятью свидетельствует, что в настоящий момент основные средства борьбы с программными ошибками при работе с памятью основаны на проведении анализа исходного кода на статическом этапе отладки. Известные методы характеризуются большой длительностью, высоким процентом ложных срабатываний и невозможностью охватить весь спектр ошибок, возникающих при работе с оперативной памятью.
Основной сложностью в проведении анализа исходного кода программного обеспечения на статическом этапе отладки является анализ программ среднего и большого размера (десятки и сотни тысяч строк исходного кода).
3. Низкая скорость анализа исходного кода проектов ПО большого объема средствами статического анализа является нерешенной проблемой для статического этапа отладки.
4. Для решения научной задачи требуется разработать классификацию ОРП, позволяющую систематизировать исследуемую предметную область в соответствии с особенностями ПО.
5. Требуется разработать методику, позволяющую выявлять ОРП на основе статического анализа исходного текста проектов ПО за существенно меньшее время, чем существующие инструментальные средства.